Gestion de Desempeño de una Red ATM en Internet 2 utilizando la

Instituto Politécnico Nacional
Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital
Maestría en Ciencias
con Especialidad en Sistemas Digitales
“Gestión de Desempeño de una Red ATM en Internet 2
utilizando la especificación MPLS”
TESIS
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS
P R E S E N T A:
ING. GERARDO GARRIDO AGUILAR
AGOSTO del 2003
Tijuana, B.C.México
Tabla de Contenidos
Resumen
Abstract
Capítulo 1. Introducción
1.1 Motivación de Esta Tesis
1
1.2. Objetivo General
2
1.3. Objetivos Particulares
2
1.4. Justificación
2
1.5 Estructura de la Memoria
3
Capítulo 2. Introducción Teórica del Modelo de Gestión de Redes de
Telecomunicaciones
5
-
2.1 Introducción. Gestión de Redes
5
-
2.2 Funciones de Gestión de Redes
7
-
2.3 La Red de Gestión de las Telecomunicaciones (TMN)
9
o
2.3.1 Relación de un TMN a una red de telecomunicaciones
10
o
2.3.2 Campo del uso
11
o
2.3.3 Objetivos básicos para un TMN
12
o
2.3.4 Arquitectura funcional del modelo TMN
14
o
2.3.4.1 Componentes funcionales de TMN
15
2.3.4.2 Funcionalidad de la aplicación de la Gestión (MAF)
18
2.3.4.3 Sistemas de función de a gestión de TMN
19
2.3.4.4 Puntos de referencia de TMN
19
2.3.5. La Arquitectura Lógica por Capas (LLA) de TMN
23
2.3.5.1. Capas de la función de la gestión de abstracción
24
2.3.5.2. Capa de la gestión de elemento
25
2.3.5.3.Capa de Gestión de Red
25
2.3.5.4. Capa de Gestión de Servicio
26
2.3.5.5. Capa de Gestión de negocio
27
2.3.5.6. Principios de capas de información
28
2.3.5.7 Interacción funcional entre las capas de gestión
29
o
2.4. Arquitectura de la información de TMN
29
o
2.4.1 Principios
29
o
2.4.2. Modelo de la interacción
30
i
o
2.4.3. Los modelos de gestión de información deTMN
31
o
2.4.4. Elementos de información de la gestión de TMN
31
o
2.4.5. Modelo de la información de un punto de referencia
32
o
2.4.6. Puntos de referencia
32
o
2.4.7. Arquitectura lógica por capas de TMN dentro de la arquitectura
de la información de TMN
o
-
33
2.4.8. Arquitectura de la comprobación de TMN
2.5. Gestión de desempeño TMN
34
o
2.5.1. Introducción
34
o
2.5.2. Areas funcionales de TMN
35
o
2.5.3. Metas y Aspectos de gestión de desempeño
40
o
2.5.4 Caracterización de la red
40
o
2.5.5 Fijar objetivos de desempeño
41
o
2.5.6. Proceso de Gestión de desempeño
42
2.5.6.1. Monitoreo de desempeño.
43
2.5.6.2. Control de desempeño
43
2.5.7. Metodología
43
2.5.7.1. Consideraciones generales
45
2.5.7.2. Uso y estructura de la metodología
45
2.5.7.3. Metodología detallada
45
2.5.7.4. Requisitos
45
2.5.7.5. Análisis
46
2.5.7.6. Diseño
47
2.5.7.7. Especificaciones de interfaz de TMN
48
2.5.7.8 Metodología de especificación de servicios
49
Capítulo 3. Tecnologías de Redes Distribuidas de Banda Ancha ATM / MPLS
-
-
-
34
3.1 Introducción
51
51
o
3.1.1 Internet 2
52
o
3.1.2 Surgimiento de Internet 2
52
o
3.1.3. Tecnologías de Internet 2
53
3.2 Integración ATM y MPLS
56
o
3.2.1 Introducción
56
o
3.2.2 Desarrollo de IP sobre ATM
57
o
3.2.3 Análisis de IP sobre ATM
57
o
3.2.4. Convergencia en Conmutación IP y MPLS
60
3.3 MPLS
62
ii
o
3.3.1 Componentes MPLS
62
o
3.3.2 Enrutamiento y Conmutación
63
o
3.3.4 Descripción funcional del MPLS
65
o
3.3.5. Mecanismos de señalización
70
o
3.3.6 Protocolos para Distribución de Etiquetas
71
o
3.3.7. Ingeniería de tráfico para MPLS
74
o
3.3.8. Clases de servicio (CoS)
76
o
3.3.9 Integración de MPLS y ATM
76
o
3.3.10 Elementos MPLS en una red ATM WAN
77
o
3.3.11. Arquitectura de Redes MPLS
78
o
3.3.12 MPLS basada en paquetes
79
o
3.3.14 ATM MPLS
80
o
3.3.15 Mezcla de ATM MPLS y MPLS de paquetes
80
o
3.3.16 ATM MPLS con dispositivos IP+ATM
80
o
3.3.17 Escenarios de Migración
81
o
3.3.18 Aplicaciones de MPLS
82
Capítulo 4 Casos de Estudio en Escenarios de Gestión de Desempeño
-
84
4.1 Escenario 1. Un sistema de TMN para VPC y Gestión de
encaminamiento en redes ATM con Servicios de Internet 2
84
o
4.1.1 Introducción
84
o
4.1.2 Planteamiento del Problema en la Red ATM
84
o
4.1.3 Gestión de servicio
86
4.1.3.1 Ambiente
87
4.1.3.2 Indicaciones en el servicio de red
88
4.1.3.3 Indicaciones en el comportamiento del usuario
88
4.1.3.4 Indicaciones en la operación de la red
89
o
o
4.1.4 Descomposición
90
4.1.4.1 El Análisis
90
4.1.4.2 MSCs y MFCs
90
4.1.4.3 El mapa de la arquitectura de TMN
94
4.1.5 Descripción de los componentes arquitectónicos
94
4.1.5.1 Diseño OSF de la Ruta
95
4.1.5.2 Distribución OSF De la Anchura de banda de VPC
95
4.1.5.3 Carga que balancea OSF
97
4.1.5.4 Verificación OSF del desempeño
98
4.1.5.5 Modelo Predicho OSF del Uso
98
iii
o
4.1.5.6 Gestión de Configuración del OSF
99
4.1.5.7. Modelo Actual OSF De la Carga
99
4.1.5.8 Encargado OSF de CAC
100
4.1.6 Interacciones entre los componentes arquitectónicos
4.1.6.1 Relación del Encargado-Agente
o
-
4.1.7 Conclusiones y trabajo futuro
100
100
101
4.2 Escenario 2. El sistema TMN para LSP y Gestión de
encaminamiento en redes MPLS con servicios de Internet 2
103
o
4.2.1 Introducción
103
o
4.2.2 Planteamiento del Problema en la Red MPLS
104
o
4.2.3 Gestión de servicio
107
o
o
o
4.2.3.1 Indicaciones en el servicio de red
108
4.2.3.2 Indicaciones en el comportamiento del usuario
109
4.2.3.3 Indicaciones en la operación de la red
109
4.2.4 Descomposición
109
4.2.4.1 El Análisis
109
4.2.4.2 MSCs y MFCs
110
4.2.4.3 El mapa de la arquitectura de TMN
111
4.2.5 Descripción de los componentes arquitectónicos
112
4.2.5.1 Diseño OSF de la Ruta
112
4.2.5.2 Distribución OSF de la Anchura de banda de LSP
115
4.2.5.3 Carga que balancea OSF
116
4.2.5.4 Verificación OSF Del desempeño
116
4.2.5.5 Modelo Predicho OSF del uso
116
4.2.5.6. Gestión de Configuración del OSF
117
4.2.5.7. Modelo Actual OSF de la Carga
117
4.2.5.8. Encargado OSF del FEC
117
4.2.6 Interacciones entre los componentes arquitectónicos
4.2.6.1 Relación del Gestor -Agente
118
118
Conclusiones
120
Glosario de términos y Acrónimos
121
Bibliografía
127
Iv
Resumen
El desarrollo de la metodología de gestión de desempeño en el control de tráfico de una
red ATM que integra a Internet 2 y la arquitectura MPLS para los servicios de transmisión,
permite considerar que a pesar que muchas empresas prestadoras de servicios de
telecomunicaciones cuentan con una infraestructura para ofrecer servicios de banda
ancha, ya sean por cable de cobre, fibra óptica, satélite o medios inalámbricos, su éxito de
operación dependerá de diferentes factores. En este caso es necesario considerar el
modelo de Red de Gestión de Telecomunicaciones (TMN, Telecommunications
Management Network) representando, sin lugar a dudas, la mejor opción para estructurar
una arquitectura que es el propósito del presente trabajo. Así pues el crecimiento de
Internet y la aparición de aplicaciones innovadoras, demandan la creación de nuevas
tecnologías para responder a este concepto: Desempeño. La metodología a desarrollar se
basará en la Gestión de Desempeño para poder controlar el tráfico que sea registrado en
una red ATM misma que tendrá como aplicación de servicios de Internet 2, orientándonos
al uso de la arquitectura MPLS (Multiprotocol Label Switching), y el cual a su vez
establece una política de funcionamiento para el mejoramiento de desempeño en la red
ATM y la convergencia de los protocolos IP/ATM.
Para llevar a cabo la metodología y comprobar que es la más adecuada, se estableció el
proceso de identificación del funcionamiento de TMN, de acuerdo a las recomendaciones
M.3010 y M.3020 de la ITU-T, para identificar la secuencia de las etapas seguir y
conocer las funciones de desempeño que intervienen, tanto en una red ATM y después la
migración a MPLS, considerando los elementos y funciones tanto operacionalmente con
respecto a la conectividad de los tipos de redes (ATM, MPLS) ya expuestas y siendo que
el enfoque esta en dar interpretación con el modelo TMN, interviniendo sobre el estudio el
Servicios de Gestión y Configuración los cuales apoyan los pasos a seguir en las
funciones de operación y componentes de las funciones que intervienen en el estudio de
gestión de desempeño de una red, ya que lo que correspondió a las red ATM
identificamos a la componente de función que es el VPC, parte esencial en el estudio del
desempeño de la red y lo que corresponde a la red MPLS identificamos el componente de
función LSP, correspondiente al VPC, pero en este sentido existe una ventaja el LSP
trabaja en forma transparente y esto permite visualizar que tanto el encaminamiento de
una red y el envío de información son integrados en una sola ruta controlada por
etiquetas, usando el protocolo LDP y el intercambio de etiquetas y búsqueda de nuevas
rutas por medio del LSR, de esta manera los resultados obtenidos usando esta
metodología la cual identificamos como descomposición de funciones permitiendo dar
pasos de estudio más completos y con mayor seguridad en la planeación y diseño de una
red en los aspectos de Gestión en un propuesta de operación de OSF en estudio de
balanceo y demostración en la intervención en tomar nuevos criterios de operación para
propuestas de diseños futuros, y además permitiendo orientar nuevos trabajos de
investigación.
Palabras clave: Desempeño, ATM, MPLS, VPC, LSP
Summary
The development of the performance management methodology an MPLS drive ATMInternet 2 network allows us to state the necessity of its implementation in many
telecommunications service providers that have an infrastructure offering wide band
services, using cupper wiring, optical fiber, satellite or wireless. In this case it is necessary
to consider the model of the Telecommunications Management Network (TMN), that
represents, without any doubt, the best option to structure an architecture. Therefore,
expansion of the internet 2 and the coming out of innovative applications, require the
creation of new technologies to satisfy the requirements of Performance. The Methodology
to develop will be based on Performance Managing, in order to have the ability to control
the internet 2 traffic that will be transported over an ATM network, and this will guide us to
use MPLS architecture (Multiprotocol Label Switching) as well as rule to improve the
performance of the ATM network and the convergence of the IP/ATM protocol.
In order to carry out the methodology and verify that it is the most fitted, the process of
identification of the TMN operation, will be used according to the recommendations
M.3010 and M.3020, to identify the sequence of the steps to follow in ATM and in the
migration MPLS, considering the elements and functions with respect to the connectivity
of the types of networks (ATM, MPLS). The objective is to apply the TMN modeler the
Management and configuration Services, which support the functions of management of
ATM network’s performance. VPC is identified as the essential part to analyze the
networks performance, and its MPLS counterpart, the LSP. The operation of the LSP is
transparent, allowing the routing and information transport functions to be integrated in a
single route controlled by labels. The decomposition of functions methodology uses the
LDP protocol, label exchange and new routes search by means of the LSR, yielding a
better OSF operation, giving way to optimized future designs.
Key words: Performance, ATM, MPLS, VPC, LSP
Capítulo 1.
1. Introducción
En los comienzos de los años 90 el auge de las redes distribuidas tuvo un crecimiento a
la transmisión de datos, video y voz, lo cual ha estado en constante desarrollo. Las
soluciones que se han estado desarrollando para la Gestión de Redes en el aspecto de
función de desempeño de una red ha sido una variable en ingeniería de tráfico, en este
caso nuestro trabajo es encontrar una metodología de operación de funciones de Gestión
que permita identificar y planear las funciones de operación que intervienen en la Gestión
de Desempeño, al existir diferentes modelos de Gestión para redes de comunicaciones
nuestra propuesta de desarrollo esta en enfocarnos a la Recomendación del ITU-T de la
Red de Gestión de Telecomunicaciones (TMN), y aplicar el concepto de Gestión de Red,
donde se expondrá la gestión de desempeño usando los mecanismos de funciones y
componentes de operación que interviene para identificar los factores de conectiva de una
red de comunicaciones,
en este caso sobre una red ATM, desarrollando e
implementando los servicios básicos de Internet 2, y por último nos enfocamos a trazar un
mapeo en el plano de control donde se identifica la gestión de desempeño por lo que
además haremos un nuevo análisis de nuestra metodología migrándola a una red con
arquitectura MPLS la cual proponemos como propuesta de mejoramiento en los servicios
de internet 2 bajo la misma alternativa de gestión de red sobre el concepto de
desempeño, y conoceremos como una solución en el desempeño de una red y establecer
una metodología de análisis para de una red de banda ancha, y poder entablar los
conceptos de diseño, planeación y desarrollo de una red que esté en función o que se
vaya a desarrollar a futuro.
1.1. Motivación de la Tesis
Los avances que se han registrado actualmente han continuado en un desarrollo
extremadamente vertiginoso, por lo que las nuevas alternativas en los avances de IP/ATM
se han reducido por lo que están sujetas a un desplazamiento paulatino, sobre la base de
los servicios de internet, por la intervención en el incremento de bandas anchas, así
como algoritmos de encaminamiento complejos, y esto va aunado a las discontinuidades
de enlace de datos y el nivel de red, mismos que han sido difíciles de tratar ya que su
gestión de red es en forma separada y discontinua, en nuestro estudio proponemos la
1
arquitectura de comunicaciones MPLS, siendo un protocolo de ingeniería de tráfico, es
una propuesta que cuenta con componentes de control y envío de información en forma
continua, sustituyendo las técnicas de enlace IP/ATM por elementos de identificación y
encaminamiento llamados etiquetas, aunque ésta problemática de conectividad se ha
estado desarrollando, también existe la además el poder Gestionar a una red en los
niveles de desempeño, en cuanto a las clases de servicio que repercuten en las calidades
de servicio en el envío de información, bajo este enfoque, damos una metodología basada
en las recomendaciones de la ITU-T para cubrir las necesidades por las normas de la
IETF que son las de MPLS para su funcionamiento y control de tráfico. Tendremos dos
escenarios, en el primero hablamos sobre la aplicación de TMN en una red ATM, dando
pauta a nuestro estudio de MPLS usando TMN para
obtener los componentes de
operación y funcionalidad así como proponer las interfaces y elementos a estudiar y poder
concluir como gestionar una red MPLS bajo las recomendaciones de la ITU-T y sus
modelos de guía. Posteriormente, establecer un plan de diseño y operación ya sea para
una red funcional o una red a proponer a futuro.
1.2 Objetivo General de la Tesis:
Desarrollar la una metodología de gestión de desempeño en el control de tráfico de una
red ATM integrando la arquitectura Internet 2 y la arquitectura MPLS para servicios de
transmisión.
1.3 Objetivos particulares de la Tesis:
-
Identificación de una metodología para aplicación de un modelo de gestión adecuado
en el marco de servicio de internet 2 sobre una red integrada de MPLS y ATM
-
Planeación de una estrategia metodológica de control de desempeño bajo el modelo
de Gestión de Redes TMN.
-
Proponer la Identificación de la convergencia de gestión de desempeño de una red
IP/ATM y migración a MPLS bajo el modelo de gestión de redes TMN
1.4 Justificación
La problemática expuesta en este trabajo, va ha existir la necesidad del mejoramiento en
el ámbito de los servicios que ofrece el internet como sistema abierto y distribuido así
como en ingeniería de tráfico
y sobre todo para poder
controlar
los parámetros
2
necesarios en el desempeño de su operación, es por ello la importancia de implementar
el modelo de la Red de Gestión de Telecomunicaciones (TMN) del la ITU-T y dar
soluciones precisas a diseñar y controlar una red de alta velocidad, de acuerdo a los
desarrollos de conectividad avanzada que se han estado desarrollando actualmente sobre
las redes de transporte ATM, mismo que estableceremos una convergencia dirigida a
MPLS como protocolo de ingeniería de tráfico, ya que parte de las recomendaciones de la
ITU-T en TMN, adicionalmente nos permite ver un plano de
análisis y diseño sobre
gestión de redes, y que nos muestra con más precisión el comportamiento de la misma,
así como un estudio preciso de la arquitectura MPLS y sus componentes funcionales y
sistemas de operación, estableciendo parámetros para análisis de una red y futuros
diseños de redes. Ya que la interpretación de las funciones de TMN sobre una red MPLS
y ATM, son bajo el enfoque de funciones, sistemas de operación y componentes, sobre
una arquitectura de gestión y su estudio de planeación, que como se menciono, nos dará
una pauta precisa en la identificación de estos componentes y funciones arrojando los
aspectos reales de funcionamiento de la red para así abocarnos a obtener un desarrollo
de ingeniería de tráfico controlada y dispuesta a ser expandida con un grado de error
bajo en cuanto a su operación de funciones de gestión, así como hacer diseños futuros de
redes en voz y datos.
1.5 Estructura de la Memoria.
Este trabajo de Tesis se divide en 5 capítulos:
El Capítulo 1 es la introducción en el que se definen los motivos de la realización de esta
Memoria tesis, sus objetivos, justificación y se da un da panorama de la Memoria de esta
tesis.
En el Capítulo 2 se analiza el estado de arte del Modelo conceptual de la ITU-T de la Red
Gestión de las Telecomunicaciones (TMN). En este Capítulo se analizan los conceptos
fundamentales del TMN, permitiéndonos además analizar el modelo propio de TMN que
estará siempre tomado en cuenta para la realización del diseño de la metodología y su
implementación en el Sistema de Gestión de Desempeño. En el capítulo 3 damos de
igual manera una conceptualización con respecto a las tecnologías de banda ancha
conmutadas que intervienen en este trabajo de tesis, mismas que podemos identificar las
propuestas de conectividad de ATM Forum, así como el mejoramiento sobre IP/ATM de
la arquitectura de comunicaciones propuesta por la IETF que es la MPLS, donde lo
importante es poder identificar las diferencias de la arquitectura de funcionamiento pero
3
además de poder identificar lo que nos interesa en la participación de Internet 2 como
parte de los servicios que ofrece y es nuestro interés solo conocer ello en función de
nuestra red de comunicaciones. En el Capitulo 4, vemos la implementación del modelo
TMN de la ITU-T con el primer escenario ATM como medio de transporte, identificando
cuál es el componente que afecta a la Gestión de desempeño que estamos estudiando,
mismo que es mapeada y descompuesta en componentes y funciones de operación, así
pues identificando la metodología propuesta, iniciamos la intervención de otro nuevo
escenario donde proponemos un mejoramiento bajo la arquitectura MPLS de la IETF,
siguiendo los mismos pasos pero ahora idealmente intervienen en forma transparente
IP/ATM sobre un dominio de red MPLS identificando las ventajas sobre llevar a cabo esta
metodología de gestión de desempeño por TMN de la IETF, arrojando una nueva visión
de planeación y diseño de una red distribuida.
En el capítulo 5 se dan las conclusiones de este Trabajo de Tesis.
4
Capítulo 2.
2. Introducción Teórica del Modelo de Gestión de Redes
de Telecomunicaciones
2.1 Introducción. Gestión de Redes
La década de los noventa ha sido calificada como la “ década del proceso distribuido”. Lo
cierto es que en el campo de las tecnologías de la información, la tendencia más
importante en estos momentos la constituyen los sistemas distribuidos y las redes de
computadores. Siendo así, la mayoría de sus organizaciones tienden a distribuir sus
sistemas informáticos. A medida que aumenta la complejidad y la importancia de estos
sistemas, su complejidad y la inversión realizada crece de forma paralela. Llega entonces
el momento en que los sistemas se hacen demasiado complejos para ser administrados
manualmente, y se hacen necesarias técnicas y herramientas que permitan llevar a cabo
dicha
gestión de manera controlada y automatizada, garantizando que los sistemas
funcionen y, cuando no es así, minimizando el tiempo en el que el sistema está parado, es
decir, optimizando la fiabilidad y la disponibilidad.[Alfang2000]
La transmisión de información a través de estas redes de telecomunicación constituye hoy
en día una estrategia vital para las corporaciones que las utilizan, razón por la cual se
hace indispensable una gestión de red efectiva y fiable. Gestión de red significa utilizar y
coordinar los recursos para planear, ejecutar, administrar, analizar, evaluar, diseñar y
extender las redes de comunicaciones para adaptarse al nivel de servicio requerido en
todo momento, a un costo razonable y con capacidad óptima [Alfang2000].
La evolución del sector de las telecomunicaciones viene marcada por el hecho de que,
tanto el aprovisionamiento como la explotación de los servicios, estaba bajo el control de
monopolios para-estatales. Pero es a partir de entonces cuando la intervención inmediata
de la privatización, o transformación, de las empresas tradicionales en el sector, y el
impulso de nuevos marcos logísticos, abre el mercado a competidores, de nuevos
proveedores de servicios que, en definitiva, redundan en una inevitable presión por
mejorar la calidad y variedad de la oferta.
Este escenario de mercado, en combinación con el rápido desarrollo tecnológico de las
redes de telecomunicaciones, de analógicas a digitales integradas e inteligentes, y hacia
5
el ambiente distribuido y de banda ancha del futuro próximo, que es la explosión de
nuevos servicios que se ofrecen o planean ofrecerse, ha resaltado aún más la necesidad
de una operación, administración, mantenimiento y aprovisionamiento (OAM&P) de redes
y servicios más eficientes. En este contexto, si
tradicionalmente los equipos de
transmisión y conmutación han sido considerados los componentes principales de las
redes de telecomunicaciones, ahora los sistemas de información y gestión de red son tan
importantes como aquellos. [Alfang2000]
En la actualidad existen, en el ámbito público, básicamente dos tipos de sistemas de
gestión: productos de grandes fabricantes y sistemas confeccionados a la medida de las
necesidades del operador.
-
El primer tipo de sistemas de gestión tiende a ser instalado cerca de los Elementos
de Red (NE:Network element) y está ligado a la tecnología del fabricante. Por lo
general proporciona una numerosa serie de funcionalidades dentro de las áreas de
gestión de rendimiento y de fallos y de captación de datos en general, para su
posterior procesado. El alcance de estos sistemas tiende a ser muy puntual a una
parte
determinada
de
la
red.
Las
redes
de
telecomunicaciones
(TN’s:Telecommnications Networks):, están siendo más inteligentes, distribuidas, y
más grandes cada día y se espera que las redes de telecomunicaciones se
desarrollen hacia redes basadas en software con el despliegue de millares de
elementos inteligentes de la red (NEs) para apoyar una amplia gama de servicios
en el establecimiento de una red de información, e ir generando el rédito nuevo,
y para reducir operaciones de la red y coste de la gestión.
-
El segundo tipo de sistemas tiende a ser instalado en las capas más altas de la
jerarquía de gestión, proporcionando, por lo general, soluciones dependientes de
la estructura organizacional del operador. Éstos están dedicados a un conjunto
limitado de funciones como facturación, planificación y supervisión general de
rendimiento y calidad de servicio. El alcance de estos sistemas tiende a ser
amplio, cubriendo la totalidad de la red. En este aspecto, las soluciones de
técnicas abiertas están limitadas tanto por la tecnología propietaria del fabricante
como por la estructura organizacional del operador. Por otro lado, dada la falta de
normas completas de gestión, se identifican
pocos de estos sistemas como
“abiertos”. [Aida94]
6
Pero la gestión de red en un ámbito de múltiples proveedores resulta en una labor
bastante compleja y difícil [Bern93], [Bjer94], [Bjer98], puesto que cada fabricante
proporciona sistemas y protocolos de gestión propietarios que, aunque con conceptos
similares, difieren en cuanto a semántica, caracterización y funcionalidad. Esto implica
que, desde el punto de vista del operador, se requiera de expertos en cada uno de los
diferentes sistemas de gestión que se tenga. Por otro lado, la gestión de una red
heterogénea es muy complicada.[Alfang2000]
Esta heterogeneidad o no-uniformidad de las redes de las organizaciones tanto en lo
referente al hardware de sus equipos como a su arquitectura, se puede superar utilizando
un sistema de Gestión de Red integrador basado en una normativa que sea
independiente de los equipos, sistemas y de las arquitecturas propietarias [Grif95],
[Lewis95], [Lewis97].
Tradicionalmente, el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (ITU-T), antes CCITT, ha enfocado sus actividades
a la normalización de redes públicas de telecomunicación. Dentro de este proceso de
normalización, en el año 1985 planteó la necesidad de proporcionar un sistema común de
apoyo a la operación de redes, que permitiese integrar las áreas clásicas de operación,
administración y mantenimiento (conocido también por las siglas OA&M). De aquí surgió
la TMN (Telecommunication Management Network) [M3010], [Cohen94], [Sahi94]. Hasta
este momento, el desempeño de los sistemas de gestión de red se centraba en la
capacidad de operar redes grandes y complejas, enfocados a los aspectos básicos de
OAM&P, como son: configurar la red, asegurar su disponibilidad y recolectar datos
básicos de rendimiento y contabilidad. No obstante, sin desestimar éstos, actualmente
deben considerarse otros aspectos, tales como: soporte al aprovisionamiento de servicio,
debido al rápido despliegue de nuevos servicios; gestión de red por el cliente y
automatización de sistemas de operación. [Alfang2000]
2.2 Funciones de Gestión de Redes
La arquitectura y los sistemas de control son medios dominantes para el desarrollo de las
redes de comunicaciones de hoy, limitando los sistemas de gestión de red para reunir
los objetivos del mañana. Los clientes, como se muestra en la figura 2.1, han accesado a
los proveedores de servicio de los sistemas de gestión de red y sus aplicaciones. Por la
necesidad de colocar de nuevo las bases de datos de red y tomar un avance de
elementos de redes inteligentes, proporcionando un alto nivel de interfaces estándar,
7
implementando protocolos estándares y mensajes, y compartiendo la funcionalidad de
OAM&P a través de operaciones de sistemas y elementos inteligentes de red, la red
envuelve la disponibilidad de proveedores de red y servicios para un rápido desarrollo de
nuevos servicios, la implementación de innovación tecnológica, la reducción de costos, el
realce de la competitividad y la solución de las demandas son cada vez mayores a los
clientes.
Servicio de pago
Cliente
Mantener la
petición
Servici de estado
Informe de problemas
Estado de
Orden
Planeando
Gestión
Configuración
Pronóstico de
Tiempo
Gestión
Fallas
Pruebas
Gestión
Desempeño
Alarmas
Servicios de Datos
Controles de Red
Gestión
Contabilidad
Oms
(Traffic)
AMA
A Material
Estado de
Requesitos
Datos de Config. NE
Interfaces
Gestión
Material
Equipo de entrega
& Instalación
Falla de
Gestion
Gestión
Mano de Obra
Ordenes
Surtidores
Provisión de
recurssos
Servicio de
provisión
Red
Envio
Figura 2.1 Funciones de la Gestión de Red
Las nuevas versiones de red inteligente serán últimamente realizadas en la Red de
Gestión de las telecomunicaciones (TMN),
concepto que define la relación entre los
bloques de construcción funcionales de la red básica (sistemas de operación, redes de
comunicación de datos, y elementos de red) en términos de interfaces estándares. La
TMN también introduce el concepto de control de subred y esto desempeñará un papel
importante en el desarrollo de hoy, que se encuentra limitado de sistemas de gestión de
red para reunir futuros objetivos de negocios, Una subred es una agregación de un grupo
de NE’s (supervisores de elemento) que junto se encuentra atado por un criterio común.
(ej. Función, tecnología)
y esta vista por la aplicación de gestión como una simple
entidad. Un equipo que implementa funcionalidad de subredes OAM&P, se conoce como
supervisor
de elemento (EM), es un instrumento de construcción de bloque que
simplificará la intercomunicación entre las operaciones de los sistemas y los elementos
de red. De una perspectiva de una arquitectura EM que proporciona la flexibilidad de
gestión entre los puntos de los sistemas de gestión de red y los proveedores de
implementación de tecnología. Se utiliza el marco de trabajo de TMN para la gestión de
8
comunicaciones con sus modelos genéricos de información e interfaces estándares.
[Aida94]
2.3 La Red de Gestión de las Telecomunicaciones (TMN)
La arquitectura TMN está definida en la Recomendación M.3010 de la ITU-T [M3010]. En
ésta, el concepto de TMN está definido como el aprovisionamiento de “…una arquitectura
organizada para realizar la interconexión entre varios tipos de sistemas de operaciones
y/o equipo de Telecomunicaciones para el intercambio de información de gestión
usando…interfaces normalizadas…”.
La arquitectura TMN consta de tres partes: funcional, de información y física. La
arquitectura de información tiene que ver con los paradigmas de orientación a objetos y
de Gestor - Agente, que más adelante se comentan en este trabajo. La arquitectura
física tiene que ver principalmente con las interfaces físicas y protocolos. La arquitectura
funcional de TMN identifica una serie de funciones y sus relaciones de intercambio de
información, conocidos como puntos de referencia, que veremos más adelante.
La TMN proporciona las funciones de la gestión para las redes y los servicios de
telecomunicación
y
ofrece
comunicaciones
entre
sí
mismo
y
las
redes
de
telecomunicación. En este contexto una red de telecomunicación se asume para trabajar
en el equipo digital y análogo de las telecomunicaciones y el equipo asociado de soporte.
Un servicio de telecomunicación en este contexto consiste en una gama de las
capacidades proporcionadas a los clientes.
El concepto básico detrás de un TMN es proporcionar una arquitectura organizada para
alcanzar la interconexión entre los varios tipos de sistemas de las operaciones (OSs) y/o
de equipo de las telecomunicaciones para el intercambio de la información de la gestión
usando una arquitectura convenida con las interfaces ya estandardizadas, incluyendo
protocolos y mensajes.
El definir el concepto, se reconoce que muchos operadores
públicos de la telecomunicación (PTOs)
tienen una infraestructura grande de OSs
(Sistemas Operacionales), de redes y del equipo de las telecomunicaciones ya instalados,
y que se deben acomodar dentro de una arquitectura.
La disposición también se hace para el acceso, y la exhibición, de la información de la
gestión contenida dentro del TMN a los usuarios.
9
2.3.1 Relación de la TMN a una red de telecomunicaciones
Un TMN puede variar en complejidad de una conexión muy simple entre un OS (Sistemas
de Operación) y una pieza única del equipo de las telecomunicaciones a una red compleja
que interconecta muchos tipos de OSs y de equipos de telecomunicaciones.
Un TMN puede proporcionar funciones de gestión y ofrecer las comunicaciones entre los
OSs de ellos mismos, y entre OSs y sus partes de la red de telecomunicaciones. Un TMN
puede también proporcionar funciones de la gestión y ofrecer comunicaciones a otras
entidades de TMN o similares a TMN para apoyar la gestión de redes de
telecomunicaciones internacionales y nacionales.
Una red de telecomunicaciones
consiste en muchos tipos de equipo analógico y digital, además de equipo de ayuda
asociado, tales como sistemas de la transmisión, sistemas que cambian, múltiplexajes,
señalando las terminales, los procesadores de trabajo, los chasis, los reguladores de
racimo, los servidores de archivo, etc. Por lo que su manejo es identificar un equipo
genérico y se refieren como elementos de la red (NEs).
La figura 2.2 demuestra la relación general entre un TMN y una red de
telecomunicaciones a la cual maneja. Un TMN es un modelo conceptual a una red
separada que se interconecta a una red de telecomunicaciones en varios puntos a la
información envio/recepción, asía /de donde y al control de sus operaciones. Un TMN
puede utilizar las partes de la red de telecomunicaciones para proporcionar sus propias
comunicaciones.
Una TMN puede ser una red muy simple para conectar un OS para un NE, o puede ser
una red amplia interconectada con diferentes OSs, NEs y WSs. En la figura 2.2 ilustra la
relación de un TMN para las redes de telecomunicaciones que esta manejada.
TM N
WS
OS
WS
OS
WS
WS
OS
R e d d e C o m u n ic a c ió n d e D a t o s
S w itc h
S is te m a s d e
T r a n s m is ió n
S w itc h
S is te m a s d e
T r a n s m is ió n
S w itc h
R e d d e T e lc o m u n i c a c io n e s
O S : S is t e m a O p e r a t iv o ; W S : E s t a c ió n d e t r a b a jo
Figura 2.2 Relación de elementos en una TMN
10
Observese que el TMN es una red separada que permite la gestión
telecomunicaciones.
Sin
embargo,
esto
puede
usar
partes
de una red de
de
la
red
de
telecomunicaciones para proveer enlaces de comunicaciones ( ejemplo usando el canal
incrustado de las operaciones ECO: en señales digitales) En otras palabras, algunas
partes de la TMN puede ser incrustado en una red lógica con la red de
telecomunicaciones. [Aidarous94]
2.3.2 Campo del uso
Los siguientes son los ejemplos del equipo, de las redes y de los servicios de las
telecomunicaciones que se pueden manejar por un TMN:
–
Redes públicas y privadas, incluyendo ISDNs de banda ancha, redes móviles,
redes privadas de la voz, redes privadas virtuales y redes inteligentes
–
Terminales de la transmisión (los multiplexores, conectores, equipo de conversión
de canal, SADO: etc.); Sistemas digitales y analógicas de transmisión (cable,
fibra, radio, satélite, etc.);
–
Sistemas de la restauración;
–
Sistemas de las operaciones y sus periféricos;
–
Chasis, procesadores anticipados, reguladores de racimo, servidores de archivo,
etc.;
–
Conversión de sistemas digitales y analógicas;
–
Redes del área (WAN, MAN, LAN);
–
Circuito y redes de intercambio de paquetes;
–
Señalar los terminales y los sistemas incluyendo los puntos de la transferencia de
la señal (STP) y las bases de datos en tiempo real;
–
Servicios de portador y teleservicios;
–
PBXs, accesos del PBX y terminales del usuario (cliente);
–
Terminales del usuario del ISDN;
–
Software proporcionado cerca o asociado a los servicios de telecomunicaciones,
por ejemplo: software de la conmutación, directorios, bases de datos del mensaje,
etc.;
–
Usos del software de TMN;
–
Sistemas de ayuda asociados (módulos de la prueba, sistemas de energía,
unidades de aire acondicionado, sistemas de alarma constructivos, etc.).
11
Además, un TMN se puede utilizar para manejar:
–
Entidades distribuidas y servicios ofrecidos agrupando de los artículos en la lista
antes dicha;
–
Recursos relacionados con los procesos que aplicaciones de un PTO en la
operación del equipo, de las redes y de los servicios. Los ejemplos de tales
recursos manejados son: orden del servicio de reparación de equipo, boletos
generados por quejas del cliente, contrato del cliente para el aprovisionamiento del
servicio, acuerdos del porcentaje de disponibilidad, datos históricos, etc.
Parte de los usos referidos con anterioridad nos da la visión de conocer la existencia de
la combinación de los servicios pertenecientes al ambiente de telecomunicaciones.
2.3.3 Objetivos básicos para un TMN
El objetivo para las especificaciones de TMN es proporcionar un marco para la gestión de
las telecomunicaciones. Introduciendo el concepto de los modelos genéricos de la red
para la gestión, es posible realizar la gestión general del equipo, de la red y de servicios
diversos, usando modelos genéricos de la información e interfaces estándares.
Un TMN se crea para apoyar una variedad amplia de áreas de la gestión que cubran el
planeamiento, la instalación, las operaciones, la administración, el mantenimiento y el
aprovisionamiento de las redes y de los servicios de telecomunicaciones.
La
recomendación [M.3200] [ Recomendación ITU-T] describe el alcance de la gestión con
los dos conceptos principales siguientes: Areas de Manejo de Telecomunicaciones
(Telecommunications Managed Areas) y Servicios de Gestión TMN (TMN Management
Services). La primera se relaciona con agrupar los recursos de las telecomunicaciones
que son manejados y el último se relaciona con el sistema de procesos requeridos para
alcanzar los objetivos de operación y saber las metas de la gestión de TMN.
La especificación y el desarrollo de la gama de funcionalidades requeridas para apoyar
las áreas antes dichas de la gestión es una cuestión local y no se considera dentro de
estas recomendaciones. Una cierta dirección de la gestión es proporcionada por la ITU-T
que ha categorizado a la gestión en cinco áreas funcionales de la gestión
(recomendación X.700 ).
Estas áreas funcionales apoyan el alcance de la gestión
descrito por la Recomendación [M.3020]. Proporcionan un marco a través del cual los
12
servicios apropiados de la gestión apoyen los procesos del negocio de PTOs. Cinco
áreas funcionales de la gestión son identificadas hasta la fecha como sigue:
–
Gestión de Desempeño;
–
Gestión de Falla;
–
Gestión de la configuración;
–
Gestión de contabilidad;
–
Gestión de la seguridad.
La clasificación de la información intercambiada dentro del TMN es independiente del uso
que será hecho de la información. El TMN necesita estar enterado de redes y de servicios
de telecomunicaciones así como colecciones de sistemas de cooperación. La arquitectura
se refiere a orquestar la gestión de sistemas individuales para tener un efecto coordinado
sobre la red. La introducción de TMNs da a PTOs la posibilidad para alcanzar una gama
de los objetivos de la gestión incluyendo de que:
–
Reducir al mínimo los tiempos de reacción de la gestión a los acontecimientos de
la red;
–
Reducir al mínimo la carga causada por el tráfico de la gestión en donde la red de
telecomunicaciones se utiliza para llevarla;
–
Tener en cuenta la dispersión geográfica del control sobre los aspectos de la
operación de la red;
–
Proporcionar los mecanismos de aislamiento para reducir al mínimo riesgos de la
seguridad;
–
Proporcionar los mecanismos de aislamiento para localizar y para contener
averías de la red;
–
Mejorar la ayuda y la interacción del servicio con los clientes.
Como se mencionó la arquitectura TMN está definida en la Recomendación M.3010 de la
ITU-T [M3010]. Parte de las recomendaciones dadas por la ITU-T, que es definida para
TMN, y que describiremos continuamente en el desarrollo de este trabajo, es importante
denotar la ventaja de identificar cada una de las recomendaciones de la ITU-T para
establecer un plan de trabajo en base a las estrategias proporcionadas por las mismas
recomendaciones, a continuación se muestra en la figura 2.3, las recomendaciones
establecidas y su relación en base a su funcionamiento y puesta en práctica así como su
interrelación de cada posición de operación.
13
Titulo
Resumen de las Recomendaciones TMN
Objetivos para TMN
Metodología de la especificación de la interface TMN
Modelo de información de una red genérica
Declaraciones de gestión de conformidad para la información
genérica de la red modelada
Catalogo de información de Gestión TMN
Gestión de Servicio TMN: Resumen
Gestión de Servicio TMN: Aspectos de mantenimiento de B-ISDN
Gestión de Servicio TMN: Falla y desempeño del acceso ISDN
Compatibilidad presentada por Gestión TMN de la Interface F
Requerimientos de Marco de Gestión para la Interface TMN –X
Funciones de Gestión TMN
Resumen de
Recomendaciones TMN
M.3000
Principios para una
TMN
M.3010
Numero
M.3000
M.3010
M.3020
M.3100
M.3101
Fecha
10/94
05/96
07/95
07/95
07/95
M.3180
M.3200
M.3207.1
M.3211.1
M.3300
M.3320
M.3400
10/92
10/92
05/96
05/96
10/92
04/97
04/97
Terminos y definiciones
TMN
M.6012
Interface TMN
Especificaciones de Metodología
M.3020
Modelo genérico de información
de Red
M.3100
Resumen de servicios
De Gestión TMN
M.3200
Compatibilidad de Gestión TMN
de la interface F: M.3300
Interface X: M.3320
Servicio de Gestión “1”
Servicio de Gestión “n”
Catalogo de Gestion de
Información de TMN
M.3180
Funciones de Gestión
TMN
M.3400
Figura 2.3 Relación de normas de las recomendaciones de ITU-T para TMN
2.3.4
Arquitectura funcional del modelo TMN
La funcionalidad de TMN proporciona el significado del transporte de información y la
relación de procesos de información para gestión de redes de telecomunicaciones y
servicios. (Figura 2.4)
14
Funciones TMN
OSF= Funciones de sistemas de Operación
MF= Funciones de Mediación
WSF= Funciones de estación de trabajo
NEF= Funciones de elemento de red
QAF= Funciones del adaptador Q
Figura 2.4 Funciones y puntos de referencia en TMN
La arquitectura funcional de TMN se estructura de los elementos fundamentales
siguientes:
-
Componentes funcionales;
-
Funciones de Aplicación de Gestión (MAFs);
-
Sistemas de la función de la gestión de TMN y funciones de la gestión TMN;
-
Puntos de referencia.
La funcionalidad de la gestión de TMN se pondrá en ejecución y entonces se puede
describir en términos de estos elementos fundamentales.
2.3.4.1 Componentes funcionales de TMN
En la figura 2.4 se ilustran los diversos tipos de componentes de funciones las
implicaciones con respecto a la conformación del modelo de gestión TMN. Algunos de
las componentes de la función están en parte dentro y parte fuera del TMN;
componentes de la función de TMN también
éstos
realizan funciones fuera de los límites
funcionales de TMN según se discute y define en las subclases que a continuación
describiremos.
La componente de función de TMN es la unidad más pequeña de la funcionalidad de la
gestión de TMN.
A continuación se da una breve descripción de las funciones identificadas en la
arquitectura funcional de TMN. [M3010], [P414D3], [P609D4] [Alfang2000].
15
A) Función de Sistemas de Operaciones (OSF). - Una OSF representa la funcionalidad
de los sistemas de apoyo operacional, la cual debe supervisar y/o controlar redes,
servicios o parte de la misma TMN.
B) Función de Elemento de Red (NEF). - Una NEF representa la funcionalidad del
equipo de red que está supervisada y/o controlada por una TMN.
•
Componente de función de elemento-Red
o
Los NEFs (Network Element Function) de hoy se puede ver como redes de
microprocesadores y/o de minicomputadoras. La inteligencia de los NEFs ha
incrementado exponencialmente en las ultimas décadas. Por lo tanto, muchos
de OSFs y MFs están integrados o están siendo integrados en NEF. Esto
incluye conmutadores, sistemas de comunicación digital de conexión cruzada
(DCSs), multiplexores, portadores de loop digital (DCL). Algunos ejemplos de
los elementos de gestión de red (NE-NMF), son:
-
Protocolo de conversión
-
Dirección de mapeo
-
Mensaje de conversión
-
Encaminamiento
-
Colección de datos y almacenaje (desempeño, estatus de alarma)
-
Respaldo de datos
-
Autoreparación
-
Autoprueba
-
Autolocalización de fallas
-
NE nivel de análisis de alarma
-
Operaciones de transporte de datos vía EOCs
C) Función de Estación de Trabajo (WSF). - Una WSF representa la funcionalidad de
estación de trabajo (terminal) que traduce la información originada en la TMN de tal
manera que pueda ser interpretada por un usuario (humano) de la estación de trabajo.
•
Componente de Función de estación de trabajo de red
o
La gestión de estación de trabajo de red (WS NMF) proporciona el significado
para interpretar la gestión de información de la interface de formato F para el
formato de la interface G.
16
D) Función de Mediación (MF). - Una MF representa la funcionalidad de adaptación de
la información, que permite la comunicación entre una OSF y una NEF (o QAF), sin
necesidad de una interfaz común.
•
Componentes funcionales de mediación
•
La función de la mediación del TMN permite que los
componentes de función del TMN se comuniquen entre
diversos puntos o interfaces de referencia. En otras palabras,
proporciona el bloque TMN MF un lugar de puerta de enlace y/o
relaciona las funciones. Si nosotros aceptamos la definición en
M.30/M.3010, entonces el bloque de MF se convierte en un
concepto muy confuso en el TMN. Desde la definición de MF en
M.30/M3010 incluye información procesada y funciones de
transporte de información, el limite entre las componentes de
OSF y MF puede llegar a ser no tan claras. Algunos de los
ejemplos de MF son:
•
Funciones de transporte de información (ITF)
o
Protocolo de conversión
o
Mensaje de conversión
o
Señal de conversión
o
Dirección de mapeo / traslación
o
Encaminamiento
o
Concentración
•
Funciones de procesamiento de información (IOF)
o
Ejecución
o
Investigación
o
Almacenaje
o
Filtrado
E) Función de Adaptador Q (QAF). - Una QAF representa la funcionalidad de
adaptación de información, la cual permite que entidades similares a OSF y NEF en un
ámbito que no sea TMN, se comuniquen con una TMN.
F) Función de Comunicaciones de Datos (DCF). - Una DCF representa la funcionalidad
de red de datos, que es usada en una TMN como el mecanismo de transporte de
información.
17
G) Función de Base de Información de Gestión (MIBF). - Una MIB representa un
depósito conceptual de información de gestión en una entidad gestionada. Una función
MIB forma parte de todas las funciones identificadas anteriormente, a excepción de la
DCF.
2.3.4.2 Funcionalidad de la aplicación de la Gestión (MAF)
La funcionalidad de la Aplicación de la Gestión (MAF) representa (parte de) la
funcionalidad de unos o más servicios de la gestión de TMN. Las recomendaciones
M.32xx-series de ITU-T enumeran el MAFs con respecto a las tecnologías y a los
servicios apoyados por el TMN.
La funcionalidad del Aplicación de la Gestión (MAF) se puede identificar con el tipo de
bloque de la función de TMN en el cual se ponen en ejecución. El MAF siguiente puede
ser identificado:
–
Funcionalidad de los Sistemas de las Operaciones;
–
Función del Uso de la Gestión (OSF-MAF);
–
Funcionalidad del Elemento de Red - Función de Aplicación de la Gestión (NEFMAF);
–
Funcionalidad de la Transformación;
–
Función del Uso de la Gestión (TF-MAF);
–
Funcionalidad de la Estación de Trabajo - Función del Uso de la Gestión (WSFMAF).
Funcionalidad de Soporte
Las funciones de soporte se pueden encontrar opcionalmente en un bloque de la función
de TMN. La funcionalidad de soportes son comunes a más de un bloque, de la función
de TMN dentro del mismo TMN puesto en ejecución. Una cierta ayuda de la funcionalidad
de soporte de MAF dentro de un bloque de la función de TMN es en sus interacciones con
otra componente de función.
Ejemplos de tal funcionalidad incluyen lo siguiente:
–
funcionalidad de la comunicación de datos (DCF);
–
funcionalidad de la ayuda del sitio de trabajo;
–
funcionalidad del interfaz utilizador;
–
funcionalidad del sistema del directorio;
–
funcionalidad de la base de datos;
18
–
funcionalidad de la seguridad;
–
funcionalidad de la comunicación del mensaje.
2.3.4.3 Sistemas de función de gestión de TMN
Para realizar servicios de la gestión de TMN, las interacciones ocurren entre MAFs en
diversos bloques de la función de TMN, con la ayuda de las funciones de soporte. Estas
interacciones entre la cooperación MAFs se refieren como funciones de la gestión de
TMN. La gestión de TMN funciona, colectivamente en todas las interacciones potenciales
a que un solo MAF apoyará, se agrupan juntas y se orientan como un sistema de la
función de la gestión de TMN.
La función general de gestión de TMN se fija y sus
miembros de las funciones de gestión de TMN pueden ser encontrados en la
recomendación M.3400 de ITU-T.
2.3.4.4 Puntos de referencia de TMN
Un punto de referencia de TMN define el límite del servicio de la función del componente.
Esta vista externa de la funcionalidad se captura en el sistema de las funciones de la
gestión de TMN que tendrán visibilidad del bloque de la función.
Los puntos de referencia tienen significado en las especificaciones funcionales que
conducen a una puesta en práctica.
Un punto de referencia puede representar las
interacciones entre un par particular de componentes de función. La tabla 1 demuestra
las relaciones entre las componentes
referencia entre ellos.
de
función en los términos de los puntos de
El concepto del punto de referencia es importante porque
representa el agregado de todas las capacidades que una componente particular de la
función que busca de otro bloque particular de función, o componentes equivalentes de
función. También representa el agregado de todas las operaciones y/o notificaciones
(según lo definido en la recomendación X.703 de ITU-T) que una componente
de
función puede proporcionar a una componente de función de la petición.
Un TMN funcionalmente desde el punto de referencia corresponde generalmente a una
interfaz física a-ser-puesto en ejecución, en la arquitectura física, si y solamente si las
componentes de función se ponen en ejecución en diversos bloques físicos.
(ITU-T
3010)
19
Tabla 1. Relaciones de la tabla – 1/M.3010 entre los bloques de la función lógica
expresado como puntos de referencia
NEF
NEF
OSF
QAF
Q
Q
a)
WSF
OSF
q
q, x
Q
f
TF
q
q
Q
f
F
F
WSF
non-TMN
m
c)
non-TMN
c)
m
b)
g
gb)
a)
el punto de referencia x se aplica solamente cuando cada OSF está en un diverso TMN.
b)
El punto de referencia de g esta entre el WSF y el usuario humano.
c)
El punto de referencia de m esta entre el QAF y la funcionalidad de la telecomunicación.
Nota – cualquier función puede comunicarse en un punto de referencia de no-TMN. Estos puntos de referencia de
no-TMN se pueden estandarizar por el otro grupos/organizaciones para los propósitos particulares.
Clases de los puntos de referencia
Tres clases de los puntos de referencia de TMN se definen, éstos son (ITU-T 3010):
q se clasifica entre OSF, el QAF y NEF.
f se clasifica entre OSF y un WSF.
x se clasifica entre OSFs de dos TMNs o entre el OSF de un TMN y de la funcionalidad
equivalente de OSF de otra red.
La figura 2.5 ilustra las tres clases de los puntos de referencia. Además hay dos clases
más de los puntos de referencia de modelos no TMN que son relevantes de considerar:
g
clase entre un WSF y los usuarios.
m
clase entre un QAF y entidades manejadas no TMN.
Figura 2.5. Puntos de referencia en TMN
20
Los puntos de referencia definen los límites de servicio entre funciones. En [M3010] se
definen cinco clases de puntos de referencia: q, f, x, y m. (Ver Figura 1.7). Para nuestros
propósitos sólo consideraremos los puntos de referencia q y x.
Puntos de Referencia q
Los puntos de referencia q identifican intercambios de información entre bloques
funcionales. Éstos se localizan entre: NEF y OSF, NEF y MF, MF y MF, QAF y MF, MF y
OSF, QAF y OSF, y entre OSF y OSF. Dentro de esta clase se tienen:
• qx Puntos de referencia ubicados entre NEF y MF, QAF y MF y entre MF y MF;
• q3 Puntos de referencia ubicados entre NEF y OSF, QAF y OSF, MF y OSF, y entre
OSF y OSF.
Puntos de Referencia x
Los puntos de referencia x se localizan entre las funciones OSF de diferentes TMNs. Las
entidades que se localicen más allá del punto de referencia x podrán ser parte de una
TMN (OSF) o de una red no-TMN (similar a OSF). Esta clasificación es transparente para
estos puntos de referencia.
Interfaces TMN
En la mayoría de los casos, la interconexión entre bloques funcionales TMN es llevada a
cabo por interfaces TMN. Las interfaces TMN son la realización de los puntos de
referencia que están física y externamente visibles entre los sistemas.(Alfang 2000)
La Interfaz Q3
Una Interfaz Q3 es una realización del punto de referencia q3. Está caracterizado por la
información compartida entre la OSF y otras funciones TMN con las que interactúa
directamente. Esta interfaz TMN es la que presenta un mayor grado de normalización
[Q811], [Q812], [Q821] y [Q822].
En la práctica, una interfaz Q3 se identifica más bien como un requisito entre una OSF
(un sistema de operaciones) y una NEF, o entre dos OSFs a diferentes niveles dentro de
la jerarquía de gestión.
Los protocolos de comunicación propuestos para esta interfaz son CMIP [X711] para
intercambio de información de gestión, FTAM (File Transfer Access and Management),
para transferencia de ficheros, y X.25 e IEEE 802.3, para capas inferiores de la pila OSI.
En la actualidad se han especificado además interfaces Q3 para redes de tecnologías
21
SDH y ATM [Mdel3]. En la figura 2.6 se ilustra la pila de protocolos para la interfaz Q3
propuesta por el NMF y que funciona como una norma de facto [Villa94].
Proceso de Aplicación de Gestión
ASE Específico de Gestión
FTAM
CMISE
ROSE
ACS
ACS
CCR
Capa 7
Presentación OSI
Sesión OSI
Transporte OSI
Subred 2
Subred 1
Subred 3
Capas 1 - 3
Figura 2.6 Pila de Protocolos para Q3
El modelo de información asociado a Q3 utiliza, para la definición de objetos gestionados,
la sintaxis GDMO [X722] de la ITU-T.
Haciendo una descripción a la funcionalidad de las interfaces, como se muestra en la
figura 2.7. donde observamos las operaciones que intervienen a las NEFy la OSF con
respecto a la conexión con otra red que no sea TMN, ya sea una componente funcional
OSF o un NEF, usamos la componente funcional QAF, y se ilustra en la figura 2.7.
Punto de
Referencia
m
Punto de
Referencia
q
Punto de
Referencia
q
Punto de
Referencia
m
Figura 2.7 Funciones de las interfases Q
22
Relación de los puntos de referencia a los bloques de la función
La figura 2.8 ilustra un ejemplo de todos los pares posibles de los bloques de la función
de TMN que pueden ser asociados vía un punto de referencia, también ilustra un flujo
típico de la funcionalidad entre los bloques de la función de TMN en un arreglo jerárquico,
así mismo la figura 2.8 ilustra un ejemplo de los puntos de referencia posibles entre los
bloques de la función. (ITU.T-3010)
g
g
W SF
TM N
W SF
f
f
q
TM N
f
OSF
x
OSF
q
q
q
OSF
q
q
q
q
NEF
NEF
TF
m
T 0 4 1 3 0 10 -99
Figura 2.8 Ilustración de los puntos de referencia entre los bloques de la función de la
gestión
2.3.5. La Arquitectura Lógica por Capas (LLA) de TMN
Dentro de los aspectos de organización de gestión, una de las mayores aportaciones de
TMN es la definición de una estructuración genérica en capas que permiten modelar las
relaciones entre diferentes sistemas de gestión en la misma o en diferentes
organizaciones [Sahi94]. Este modelo sigue una estructura jerárquica que permite
proporcionar una panorámica lógica de las combinaciones entre componentes de gestión
y entidades de control asociadas, así como ubicar a estos componentes de gestión, en
base a su nivel de abstracción. Esta estructuración fue introducida por British Telecomm
en su arquitectura ONA (Open Network Architecture), conocida actualmente como CNA
(Cooperative Network Arquitecture) [Villa94]. Según esta arquitectura, los sistemas de
23
operación pueden dividirse en cuatro grandes grupos de gestión, en donde las capas
superiores utilizan los servicios proporcionados por las capas inferiores, formando una
estructura piramidal ver figura 2.9:
Capa de Gestión de
Negocio
Función de Empresa
y de Servicio de una
Capa de Gestión de
Servicio
Capa de Gestión de
Red
Capa de Gestión de
Elemento de Red
Gestión, control y
coordinación de
los elementos de
la red
Capa de Elemento
de Red
Figura 2.9. Arquitectura Lógica por Capas de TMN
2.2.5.1. Capas de la función de la gestión de abstracción
El agrupar de la funcionalidad de la gestión implica agrupar bloques de la función de OSF
en capas.
Una especialización de los bloques de la función de OSF basados sobre
diversas capas de la abstracción como lo observamos en la figura es 2.10:
Capa de Gestión de Negocio
Capa de Gestión de Servicio
Capa de Gestión de Red
Capa de Gestión de Elemento
Capa de Elemento de Red
Figura 2.10 Relación de función entre los componentes funcionalidad y las capas la
arquitectura lógica de TMN.
24
La gestión de TMN y las funciones de planeación definida en la sección 1.2 están
proporcionadas para
OSFs. Muchos tipos de OSFs son necesarios para
manejar y
planear redes y servicios de telecomunicaciones. Las organizaciones de estandarización
son referidas para especificar el número
de los diferentes servicios
OSFs y sus
implementaciones para sistemas físicos. En acuerdo para la ITU.T M.3010, existen 4
bloques de OSF para trabajar: La capa de gestión de negocios (BML), la capa de gestión
de servicio (SML), la capa de gestión de red (NML), y la capa de gestión de elemento
(NEML). La NEML es también llamada capa de gestión de subred (SNML) o simplemente
capa de elemento de red (EML). Los detalles de estos puntos se ven más
adelante.[Aida94]
2.3.5.2. Capa de la gestión de elemento
La capa de la gestión de elemento tiene un o más elementos OSFs. La capa de la gestión
de elemento tiene los tres principales papeles:
1)
Control y coordinación de un subconjunto de elementos de la red sobre una base
individual de NEF. En este papel, la interacción de la ayuda del elemento OSFs
entre la capa de la dirección de la red y la capa del elemento de la red
procesando la información de la gestión que es intercambiada entre la red
individual OSFs y NEFs.
El elemento OSFs debe proporcionar el acceso
completo a la funcionalidad del NE.
2)
La capa de la gestión del elemento puede también controlar y coordinar un
subconjunto de elementos de la red sobre base colectiva.
3)
Se mantiene el aspecto
estadístico, registro y otros datos sobre elementos
dentro de su alcance del control.
OSFs en la capa de la gestión del elemento obran recíprocamente con OSFs en igual u
otras capas dentro del mismo TMN a través de un punto de referencia q y en el otro
TMNs a través de un punto de referencia x.
2.3.5.3.Capa de Gestión de Red
La capa gestión de red tiene una responsabilidad de la gestión de una red según lo
apoyado por la capa de la gestión de elemento.
En esta capa, las funciones que se dirigen a gestionar una área geográfica amplia donde
estén situadas. La visibilidad completa de la red entera es típica y, como objetivo, una
25
opinión independiente de la tecnología será proporcionada a la capa de la gestión de
servicio.
La capa de la red tiene cinco principales papeles:
1) El control y la coordinación de todos los elementos de la red dentro de su alcance
o dominio.
2) La cesación o la modificación de las capacidades de la red para la ayuda del
servicio a los clientes.
3) El mantenimiento de las capacidades de la red.
4) El mantener estadísticas, el registro y otros datos sobre la red que
obran
recíprocamente con la capa del encargado de servicio en funcionamiento, uso,
disponibilidad, etc.
5) La red OSFs puede manejar las relaciones (por ejemplo: conectividad) entre
NEFs.
Así, la capa de gestión de red proporciona la funcionalidad para manejar una red
coordinando la actividad a través de la red y apoya las demandas de la " red " hechas por
la capa de la gestión de servicio. Se sabe qué recursos están disponibles en la red, se
correlacionan y geográficamente se asignan éstos y cómo los recursos pueden ser
controlados. Tiene una descripción de la red. Además, esta capa es responsable del
funcionamiento técnico de la red real y controlará las capacidades y la capacidad
disponibles de la red al dar la accesibilidad y la calidad apropiadas del servicio.
OSF en la capa de la dirección de la red que obran recíprocamente con OSFs sobre otras
capas dentro del mismo TMN a través de un punto de referencia de q y en el otro TMNs a
través de un punto de referencia de x.
2.3.5.4. Capa de Gestión de Servicio
La capa de gestión de servicio trata los aspectos contractuales de los servicios que se
están proporcionando a los clientes o que es disponible a los nuevos clientes potenciales.
Algunas de las funciones principales de esta capa son orden del servicio que dirige, y que
factura.
La capa de la gestión de servicio tiene los cuatro papeles principales siguientes:
1)
Revestimientos del cliente (nota) e interconexión con el otro PTOs/ROAs;
2)
Interacción con los abastecedores de servicio;
3)
Datos estadísticos el mantener (por ejemplo: QoS);
4)
Interacción entre los servicios.
26
NOTA los revestimientos del cliente proveen del punto básico del contacto los clientes
para todas las transacciones del servicio incluyendo provisión/cesación del servicio, de
cuentas, de QoS, de la divulgación de avería, etc.
OSFs en la capa de la gestión de servicio obran recíprocamente con OSFs en igual u
otras capas dentro del mismo TMN a través de un punto de referencia de q y en el otro
TMNs a través de un punto de referencia de x.
La capa de la gestión de servicio es responsable de todas las negociaciones y acuerdos
contractuales que resultan entre el cliente
(potencial) y el servicio(s) ofrecido a este
cliente.
2.3.5.5. Capa de Gestión de negocio
La capa de la gestión de negocio tiene la responsabilidad de la empresa total.
La capa de la gestión de negocio abarca la funcionalidad propietaria. Para prevenir el
acceso a su funcionalidad, el negocio de OSFs no apoya normalmente puntos de
referencia de x. El acceso de la capa de gestión de negocio OSFs es la información y la
funcionalidad en la otra gestión acordada. La capa de la gestión de negocio se incluye en
la arquitectura de TMN para facilitar la especificación de la capacidad que requiere de las
otras capas de la gestión. Esta capa realiza normalmente la meta que fija tareas, más
bien que el logro de la meta, pero puede convertirse en el punto focal para la acción en
los casos para donde la acción ejecutiva se llama. Esta capa es parte de la gestión total
de la empresa y muchas interacciones son necesarias con otros sistemas de gestión.
Mientras que las funciones principales de las capas de la dirección del servicio y de la red
son la utilización óptima de los recursos existentes de las telecomunicaciones, las de la
capa de la gestión de negocio están para la inversión y el uso óptimos de nuevos
recursos.
OSFs en la capa de la gestión de negocio que obran recíprocamente con OSFs en igual u
otras capas dentro del mismo TMN a través de un punto de referencia de q.
La capa de la gestión de negocio tiene los cuatro papeles principales siguientes:
1) Soporte del procedimiento de toma de decisión para la inversión y el uso óptimo
de los nuevos recursos de telecomunicaciones;
2) Soporte de la gestión del presupuesto relacionado de OA&M;
3) Soporte de la fuente y de la demanda de la mano de obra relacionada de OA&M;
4) Datos agregados el mantener sobre la empresa total.
27
2.3.5.6. Principios de capas de información
Los modelos de la información de la gestión se asocian a capas y se pueden utilizar para
el intercambio de la información en las interfaces de la capa intermediaria.
El figura 2.11 representa los puntos de referencia de una capa dada. El modelo de la
información asociado al punto de referencia a la capa superior q n+1, n
proporcionar a esa capa la opinión de la gestión de la capa " n ".
tiene que
Las mismas
consideraciones se aplican a la interfaz de x. Los puntos de referencia a OSFs en la
misma capa, q n,n deben tener un modelo de la información referente a funcionalidad de
la capa " n ". El punto de referencia a la capa más baja q n,n –1 por la misma razón tiene
que representar la vista de la capa " n –1 ".
Para cualquier capa lógica, las relaciones se pueden establecer entre las funcionalidades
básicas de la capa de OSF. Cualquier relación entre los modelos de la información de la
gestión están asociadas a diversas capas se puede ser visibles en las interfaces, tales
como esta descrito en el modelo general de la relación (GRM, recomendación X.725).
El modelo general de LLA puede ser utilizado bajo varias condiciones para la creación de
tantas capas como sean deseadas/apropriadas e imponer la restricción para simplificar
las relaciones entre las capas.
OSF
Layer "n+1"
qn+1,n
OSF
Layer "n"
qn,n
OSF
Layer "n"
qn,n–1
OSF
Layer "n-1"
T0405970-95
Figura 2.11 /M.3010  Los puntos de referencia en un OSF funcional dado acodan " n "
28
Entre cada capa existe una función de agente que representa a todos los objetos
gestionados, además que entre cada capa y una función de gestor que controla y se
coordina con el agente (y objetos gestionados) del siguiente nivel.
2.3.5.7 Interacción funcional entre las capas de gestión
Mientras que OSF obrará recíprocamente con los componentes de función de TMN en
capas adyacentes lógicas de la gestión las consideraciones operacionales y la gestión
puede apoyar la necesidad de interacciones entre las capas no adyacentes. Por ejemplo,
debido a las consideraciones del tráfico de TMN, la capa de gestión del servicio puede
desear trabajar recíprocamente directamente con la capa de la gestión del elemento para
el intercambio de los datos contables.
2.4. Arquitectura de la información de TMN
2.4.1 Principios
La gestión de un ambiente de telecomunicaciones es un uso del tratamiento de la
información. Para manejar con eficacia las redes complejas y para apoyar procesos de la
capa de negocio del abastecedor de la red operador/servicio, es necesario intercambiar la
información de la gestión entre los usos de la gestión puestos en ejecución en el manejo
del múltiplo y los sistemas manejados. Así la gestión de telecomunicación es un uso
distribuido.
La arquitectura de información de TMN, para promover interoperabilidad, se basa en los
paradigmas abiertos estandarizados de la gestión que apoyan a modelar la
estandarización de la información que se comunicará. Las actividades de estandarización
de TMN no desarrollarán un paradigma específico sino la estructura de la gestión sobre
las soluciones reconocidas industrialmente, centrándose sobre todo en técnicas
orientadas a objetos.
La estandardización de TMN favorece la reutilidad de las definiciones estandarizadas de
la información para reducir el esfuerzo total de la estandarización.
Las técnicas
orientadas al objeto tales como encapsulación, herencia, y especialización están
referidas a la estandarización.
Donde se espera que la información sea utilizada
conjuntamente con más de un paradigma de la gestión, la información se debe primero
definir de una manera de paradigma-neutral que utiliza técnicas de industria-reconocidas
después sobre los formatos paradigma-específicos.
29
Debe ser observado en las técnicas, por ejemplo, orientado a objetos, aplicadas a definir
la información que se intercambiará no deben obligar la puesta en práctica interna de la
gestión de las telecomunicaciones o de los sistemas manejados.
La información y las acciones de la gestión desempeñan los papeles cruciales de
administraciones, las técnicas de la seguridad tienen que ser aplicadas en el ambiente de
TMN para establecer la seguridad de la información intercambiada sobre las interfaces y
residir en el uso de la gestión. Los principios y los mecanismos de seguridad también se
relacionan con el control de los derechos de acceso de los usuarios de TMN a la
información asociada a usos de TMN.
La puesta en práctica de un sistema interno está fuera del alcance de la estandardización
de TMN. Los principios arquitectónicos de la información de TMN se aplican a las
especificaciones de interfaz usando la metodología y las técnicas especificadas en la
recomendación [M.3020].
La arquitectura de información de TMN se estructura de los elementos fundamentales
siguientes: puntos de referencia, modelos de la información, elementos de información,
modelo de la información de un punto de referencia y modelos de la interacción. El
intercambio de información de la gestión de TMN que se pondrá en ejecución y se puede
entonces describir en términos de estos elementos fundamentales.
2.4.2. Modelo de la interacción
Un modelo de la interacción de TMN proporciona las reglas y los patrones que gobiernan
el flujo de la información entre los componentes de función de TMN en un punto de
referencia. Los modelos posibles de la interacción incluyen manager/agent, client/server,
invoker/responder, el par-a-par, publisher/subscriber, y consumer/producer y se asocian a
un paradigma específico de la gestión.
Para el intercambio de la información de gestión, los procesos de la gestión tomarán dos
papeles posibles:
•
El papel manejado: un proceso que maneja los elementos de información de
TMN se asocia a los recursos manejados. El actuar de proceso en este papel
responde a los directorios publicados por el proceso que actúa en el papel del
manejo. También reflejará al proceso que actúa en el papel de manejo a una
vista de estos elementos de información y proporcionará el comportamiento de
reflejo del recurso de la información (por ejemplo. fuente de información);
30
•
El papel del manejo: un proceso que publica directorios de la operación de la
gestión y recibe la información del proceso que actúa en el papel manejado (por
ejemplo: usuario de la información).
Es la responsabilidad del usuario de información en tratar la fuente de información de
una manera que responderá a la fuente de información correctamente.
Además, el
usuario de la información es responsable de analizar lo que proporciona la fuente de
información.
Definen a un encargado de TMN para ser el actuar de proceso de la gestión en el papel
del manejo, mientras que un agente de TMN se define para ser un proceso que actúa en
un papel manejado. El modelo de la interacción relevante a un par de manager/agent es
determinado por el paradigma de la gestión seleccionada.
2.4.3. Los modelos de gestión de información deTMN
La arquitectura de la información de TMN contiene las construcciones llamadas los
modelos de la información que son apoyados por los papeles manejados de los bloques
de la función y el conocimiento compartido de la gestión que es sabido por la componente
de función de papeles del manejo. Como ejemplos, los modelos de la información se
pueden encontrar en recomendaciones de la serie de ITU-T: M.31xx [ 15 ], X.73x [ 16 ],
G.85x [17 ], y Q.82x [ 18 ].
Un modelo de la información de
gestión de TMN presenta una abstracción de los
aspectos de la gestión de los recursos de la red y de las actividades relacionadas de la
gestión de soporte. El modelo determina el alcance de la información que se puede
exponer e intercambiar de una manera estandarizada. Esta actividad para apoyar el
modelo de la información ocurre en el nivel del uso e implica una variedad de usos de la
gestión tales como almacenar la información, de recuperación y de proceso.
Los modelos múltiples de la información son necesarios para describir la gama de la
información completa que se intercambiará para la gestión de la telecomunicación.
2.4.4. Elementos de información de la gestión de TMN
Los modelos de la información de la gestión de TMN consisten en elementos de información
de gestión de TMN. Los sistemas de gestión intercambian la información modelada en
términos de los elementos de información de TMN. Los elementos de información de TMN
pueden ser vistos conceptuales del tipo de recurso que se están manejando o pueden
existir para apoyar ciertas funciones de la gestión (por ejemplo: expedición del
31
acontecimiento o acontecimiento que registra).
Así, un elemento de información es la
abstracción de tal recurso por el cual represente sus características según lo visto y para los
propósitos de la gestión. En paradigmas orientados al objeto, los elementos de información
de TMN se modelan como objetos.
2.4.5. Modelo de la información de un punto de referencia
Un subconjunto de esta información expuesta, que se puede considerar el modelo de la
información de un punto de referencia, seguido a cada punto de referencia, basado en las
interacciones funcionales definidas para el punto de referencia.
Este modelo de la
información de un punto de referencia es el mínimo de la información expuesta de la
gestión que se puede especificar en un bloque de la función de TMN.
2.4.6. Puntos de referencia
Este punto de referencia de información-especificada de TMN define el concepto del
punto de referencia (más allá de la definición funcional de la arquitectura de TMN); el
concepto del punto de referencia se unifica en el TMN funcional y arquitecturas de la
información. Los bloques de la función de TMN obran recíprocamente vía funciones de la
gestión de TMN sobre un punto de referencia. Sobre el mismo punto de referencia, las
componentes de función de TMN comunican la información apropiada de la gestión para
realizar la funcionalidad especificada de la gestión de TMN.
Los puntos de referencia tienen significado en lo funcional en el intercambio de
información, las especificaciones que conducen a una puesta en práctica. Un punto de
referencia representa las interacciones y el intercambio de información funcionales entre
las componentes de la función. El concepto del punto de referencia es importante porque
representa el agregado de todas las capacidades con el intercambio de información
asociado que una componente particular de la función que busca de otra componente
particular de la función, o las componentes equivalentes de la función.
También
representa el agregado de todas las operaciones y/o notificaciones (según lo definido en
la recomendación X.703 de ITU-T) que una componente de la función puede proporcionar
a una componente de la función de petición.
El Punto Funcional especificado e Información-especificada de
TMN de referencia
generalmente a una interfaz física a ser puesta en ejecución, en la arquitectura física de
32
TMN, si las componentes de la función se ponen en ejecución en diversos componentes
físicos.
2.4.7. Arquitectura lógica por capas de TMN dentro de la arquitectura de la
información de TMN
Según la cláusula 9 de la recomendación M.3010, la arquitectura lógica por capas (LLA)
es un concepto para la estructuración de la funcionalidad de la gestión que organiza las
funciones en las agrupaciones llamadas las " capas lógicas " y describe la relación entre
las capas. Una capa lógica refleja los aspectos particulares de la gestión dispuestas por
diversos niveles de abstracción. Las interacciones funcionales entre los bloques de la
función de OSF dentro de diversas capas lógicas son descritas por el punto de referencia.
Sobre el mismo punto de referencia, las componentes de función de TMN comunican la
información apropiada de la gestión para realizar la funcionalidad especificada de la
gestión de TMN.
La relación de la arquitectura lógica por capas y la arquitectura de la información de TMN
puede ser descrita proyectando la arquitectura de la información de TMN con una serie de
opiniones. Cada visión representa los elementos de información de los modelos de la
información que se pueden exponer o intercambiar en los puntos de referencia entre los
bloques de la función en las capas del LLA. La visión abarca el nivel necesario de la
abstracción necesaria para el intercambio de la información de la gestión en el nivel de la
abstracción capturado en la capa.
El intercambio de la información de la gestión entre las capas lógicas emplea los papeles
de gestión de manejo que interactúan con el modelo de TMN. Esto permite que no se
asocien las actividades de la gestión y sean relacionadas en capas por lo que los papeles
manejados serán asociados a un sistema de elementos de información del modelo(s) de
la información que expone una visión en el nivel de la capa de la abstracción (por ejemplo.
equipo, elemento, red, servicio). Generalmente, el manejo y los papeles manejados se
pueden poner en capas lógicas sin restricción. Un papel de manejo se puede asociar a
un sistema de elementos de información de cualquier capa. Los papeles manejados
pueden ser puestos en cualquier capa e invocar las operaciones asociadas a cualquier
otro papel manejado.
33
2.4.8. Arquitectura de la comprobación de TMN
La arquitectura física de TMN se estructura de los elementos fundamentales siguientes:
componentes de comprobación e interfaces físicas.
El figura 2.11 demuestra un ejemplo de una arquitectura física simplificada para un TMN.
Este ejemplo se proporciona a la ayuda en entender los componentes s físicos de TMN
descritos abajo.
DCN Red de comunicación de datos
NE Elemento de red
OS Sistema de operaciones
WS Estación de Trabajo
Figura 2.11. Arquitectura física simplificada de un TMN
2.5. Gestión de desempeño TMN
2.5.1. Introducción
Como parte de las expectativas del desarrollo de esta trabajo, en el que esta enfocado a
cubrir los aspectos de gestión de desempeño, de una red, establecemos el uso de las
34
recomendaciones establecidas por la ITU-T (m.3010, m3020, X.7XX), donde ya se han
explicado su definición, su composición y su funcionamiento; donde
ahora en éste
apartado, es en enfocarnos a establecer la planeación y metodología a llevar para la
obtención de resultados en el modo de funcionamiento y operación de abstracción en el
control de información que ayuda a poder prever la funcionalidad y desempeño de una
red de telecomunicaciones, pero debemos hacer énfasis en que la función de desempeño
esta íntimamente relacionada con la función de servicio, ya que partimos en obtener
resultados en un mejoramiento que puede existir en el desarrollo, y que es en base a la
Gestión de Redes de Telecomunicaciones que se nos es ofrecida, e intentamos adaptarla
y descomponiéndola en sus diferentes componentes para la implementación e
identificación de los sectores de interés de una red de telecomunicaciones.
2.5.2. Areas funcionales de TMN
Dado a la necesidad de abarcar con más profundidad los aspectos relacionados al
objetivo de la tesis, que nos orienta primeramente al estudio del modelo TMN, así como
sus áreas funcionales, sus componentes, así como las capas de arquitectura lógica del
TMN, es necesario abarcar la funcionalidad de TMN con todos los elementos estudiados
el conocer la Gestión de Desempeño y esto lo haremos conforme a las áreas funcionales
de TMN.Dentro de la función global de la TMN, y dada la compatibilidad con el modelo
OSI,
se observan las
Areas Funcionales de Gestión Específica (Specifications
Mannagement Functional Areas: SMFAs), a las cuales comúnmente se les refiere como
FCAPS: Gestión de Fallos, de Configuración, de Contabilidad, de Comportamiento y de
Seguridad (Figura 2.12).
Q3
AGENTE
Gesto
Q3
F
C
A
P
S
Q3
GESTOR
Agente
Q3
Figura 2.12. Areas Funcionales de la TMN
35
Las funciones TMN pueden ser agrupadas dentro de dos clases, Funciones Básicas
(BF’s) y Funciones Avanzadas (EF’s). La BFs estarán siendo usadas como bloques de
construcción para implementar EF tales como gestión de servicio, restauración de la red,
clientes de control y re-configuración, gestión de ancho de banda, etc. Las funciones
básicas pueden agruparse dentro de tres categorías.[Aida94]
a. Gestión de funciones
a. Gestión de configuración
i. Provisionamiento
ii. Estado
iii. Instalación
iv. Inicialización
v. Inventario
vi. Respaldo y restauración
b. Gestión de fallos
i. Alarma de seguridad (correlación, análisis, filtrado)
ii. Localización de fallos
iii. Pruebas
c. Gestión de desempeño
i. Recolección de datos
ii. Filtrado de datos
iii. Análisis de tendencias
d. Gestión de contabilidad
i. Contabilidad colecta de datos
ii. Proceso y modificación de registros de contabilidad
e. Gestión de seguridad
i. Proporcione el acceso seguro para funciones y compatibilidades NE
(elementos de red)
ii. Proporciona el acceso seguro para componentes TMN ( sistemas
de las operaciones (OS), controladores de subred (SNC), equipos
de mediación (MD)).
b. Función de comunicación
36
a. Comunicaciones OS/OS
b. Comunicaciones OS/NE
c. Comunicaciones NE/NE
d. Comunicaciones OS/workstation (WS)
e. Comunicaciones NE/WS
c. Funciones de planeación
Esta función no es especificada en la ITU-T recomendación M.30 y .3010. Esto es sin
embargo, función importante en la gestión de red.
-
Planeación de la red ( incluye recursos físicos (fácilmente, equipamiento, etc), de
planeación)
-
Planeación de fuerza de trabajo.
En todos los casos existe una interfaz entre el gestor y el agente para la interconexión
interoperabilidad y comunicaciones de los diferentes tipos de información, sistemas de
gestión y equipo. Para comunicar estos elementos entre capas de gestión, o de un
proveedor a otro, se usan interfaces abiertas tales como la Interfaz Q3, para
comunicaciones “intra-red” (red de un solo proveedor) y la Interfaz X, para
comunicaciones entre proveedores (Figura 2.13).
INTERFAZ Q3
Gestión Interna de Red
INTERFAZ X
Comunicación y Gestión de Red
entre Proveedores
Figura 2.13. Comunicación y Gestión Intra/Inter TMNs
La Gestión de desempeño de una red es la parte critica de una Gestión de Red de
Telecomunicaciones (TMN) que asegura que esta operando eficientemente y con una
37
entrega de grado de prescripción de servicio. Las medidas operacionales de la gestión de
desempeño tienen una entrada dominante a los ajustes de los procesos de planeamiento
para el crecimiento de la demanda y para el aprovisionamiento de los recursos a los
procesos en su punto de operación real o escases inminente en los recursos. La gestión
de desempeño, como la gestión de fallos, asegura que los recursos operan de una
manera sin problemas y sin error, dependiendo de la gestión de configuración y la gestión
de servicios,
el inventario del recurso da referencia a las medidas de monitoreo y
direccionamiento de los mensajes de control de la red. La perspectiva se adopta aquí en
las operaciones direccionadas de cómo pueden ser aplicables para una compañía de
operación, de portador común, operador de red privada, o un proveedor de servicios
avanzados. Aquí ellos serán colectivamente referidos a compañías de operación
telefónica y sus servicios de red, y serán referidos a Telecomunicaciones de redes y
servicios.
La figura 2.13 muestra el mapeo entre las funciones de gestión de telecomunicaciones
tradicionales (operaciones, administración, mantenimiento y provisionamiento (OAM&P
siglas en ingles) junto con el planteamiento y las funciones de sistemas abiertos de
interconexión ( OSI), parte que es utilizada por el sistema de Gestión TMN.
T e le c o m u n ic a c io n e s t r a d ic io n a le s
F u n c io n e s d e G e s t ió n ( O A M & P )
S is t e m a a b ie r to d e in t e r c o n e x ió n
( O S I ) F u n c io n e s
O p e r a c io n e s
F a c t u r a c ió n
G e s tió n d e tr á f ic o
A d m iis t r a c ió n
G e s tió n d e r e d
G e tió n d e T r a f ic o
M a n t e n im ie n t o
S e g u r id a d d e a la r m a
L o c a liz a c ió n d e f a llo
P r u e b a d e c ir c u it o
M o n it o r e o d e d e s e m p e ñ o
E s ta d o y c o n tro l
G e s t ió n d e C o n t a b ilid a d
G e s tió n d e d e s e m p e ñ o
G e s t ió n d e F a llo s
G e s t ió n d e s e g u r id a d
P r o v ic io n a m ie n t o
P la n e a c ió n
G e s t ió n d e c o n f ig u r a c ió n
Figura 2.13. Mapeo entre las funciones de gestión de telecomunicaciones tradicionales
OAM&P vs.OSI
La gestión de desempeño abarca las funciones de gestión de tráfico de operaciones así
como las funciones de red y las funciones de gestión de tráfico en la administración y las
38
funciones de monitoreo de desempeño de mantenimiento. Ha habido muchos esfuerzos
de
estandarizaciones para la gestión de red y la gestión de monitoreo entre
corporaciones de estándares. El cual provee un concepto funcional del marco de trabajo
para la gestión de OSI incluyendo gestión de desempeño. Entre las 5 áreas funcionales
vistas en la figura 2.13 bajo OSI, la gestión de desempeño esta disponible en el
comportamiento para los recursos en el ambiente OSI y lo efectivo en las actividades de
comunicación para ser evaluadas. La gestión de desempeño incluye funciones para
información estadística, mantenimiento, y examina los registros del estado histórico del
sistema; el sistema de desempeño se determina bajo condiciones naturales y artificiales,
y son alterados los modos de sistema de operación para propósitos de conducción de
actividades de gestión de desempeño. [Aida94]
Esta sección
inicia con una breve revisión del mapeo de las funciones tradicionales
OAM&P dentro de las funciones OSI. Estas funciones OSI son usadas principalmente
para manejar tres partes interrelacionadas de una red de telecomunicaciones,
conmutación, facilidad de interoperación y distribución ( o loop local) como se muestra en
la figura 2.14
Las actividades de la Gestión de Desempeño de estas partes pueden estar en tres
diversos niveles
1. El nivel del diseño físico como en el caso de la transmisión inadecuada a través
de instalaciones entre oficinas y del reenvío local.
2. El nivel de tráfico (Dirección no física) en conmutadores bloqueados
3. Análisis del nivel de falla, o el análisis de la falla debido a la carencia del
mantenimiento
Este capítulo trata de diferentes aspectos de gestión de desempeño; metas procesos,
implementación, sistemas de operación de soporte, y futuro o evolución de la dirección de
la gestión de desempeño que serán discutidas en orden cronológico.
Sin embargo, los ejemplos de estos diferentes aspectos son derivados de tres diferentes
partes en tres diferentes niveles para algo específico.
39
Conmutación
Subcriptor
Conmutación
EO
Interoperación
TM
Loop
Interoperación
Subcriptor
Conmutación
Loop
EO
EO; Fin de conmutación de operación
TM: Conmutación Tandem
Figura 2.14 Tres partes de una red de telecomunicaciones
2.5.3. Metas y Aspectos de gestión de desempeño
La meta de la Gestión de desempeño es para el mantenimiento de la calidad de servicio
(QoS) de una manera de costo-beneficio. El mantenimiento del QoS esta por el proceso
del servicio de evaluación que inicia con la caracterización de la red seguida por la
fijación de los objetivos de desempeño y medida. El control de los parámetros de la red se
están ejercitando para improvisar el servicio y el desempeño. Un aspecto importante del
QoS es que el tiempo para el servicio de provisionamiento que esta iniciado en QoS, así
interviene el ambiente
de la gestión de configuración y gestión de desempeño. Las
próximas subsecciones describe la caracterización de la red, el fijar los objetivos de
desempeño, la medida de desempeño y el control de QoS.
2.5.4 Caracterización de la red
Este paso envuelve algunos subpasos que describe, el análisis, las medidas de clientes
ingresados con las características de los servicios y su relación con los parámetros de
desempeño de la red. Aquí la expectación del servicio que esta analizado en términos de
la característica de la red para determinar el desarrollo del desempeño de la red y que se
puede prever en términos actuales su mismo desarrollo. Esto es lo acostumbrado en los
40
estudios de la caracterización del desempeño de la red en redes existentes donde se fija
el objetivo del desempeño, esto para determinar si el desempeño es adecuado y los
nuevos servicios propuestos, y para indicar donde cambia los objetivos y el diseño de la
red, que se podría permitir para improvisar el desempeño o establecer bajos costos. Por
otra parte, los nuevos servicios y tecnologías, ejemplos como ISDN
y las redes
avanzadas inteligentes (AIN), necesitan tal caracterización para prever datos críticos en la
fase introductoria. Las nuevas estructuras de red por ejemplo, separación de redes interLATA e intra-LATA o una red multicapa como el sistema de señalización / (SS7), necesita
tal caracterización para establecer criterios de desempeño separados para diferentes
partes de la red.
La actual tendencia es mecanizar la caracterización del desempeño y reutilización de las
componentes de caracterización. Figura 2.15 muestra un resumen de los procesos de
caracterización que produce la documentación relacionada e incluye sistemas de
monitorización.
P la n e a c ió n d e l d e s e m p e ñ o
-N u e v o s s e rv ic io s
-N u e v a T e c n o lo g ia
E s tu d io d e C a ra c te riz a c ió n d e D is e ñ o
-T e c n o lo g ía A v a n z a d a d e m e d ic ió n
-M e to d o s d e m u e s tre o y a n a lis is
E s tu d io s d e C a ra c te riz a c ió n
D o c u m e n to s R e la c io n a d o s a l D e s e m p e ñ o
R e fe re n c ia
D o c u m e n to s
T é c n ic o s
S e rv ic io d e R e d
E s p e c ta tiv a s d e
D esem peño
D e s e m p e ñ o in te rn o
S is te m a s d e v ig ila n c ia
P la n e a c io n d e
S is te m a s d e v ig ila n c ia
C am paña de
T a rific a c ió n
Y M a rk e tin g
M IB G e n e ra l
de
A d m in is ra c ió n
In te rfa c e d e
u s u a rio
E q u ip o
M e d ic ió n
Base de
D a to s
Figura 2.15 Resumen del proceso del desempeño de planeación y caracterización.
2.5.5 Fijar objetivos de desempeño
Los objetivos de desempeño aseguran un nivel de satisfacción de servicios para los
clientes mientras sean rentables para los proveedores de servicio. Por otra parte los
clientes necesitan sus percepciones con respecto al cambio de servicio con el tiempo.
También, los cambios de la estructura del coste para ser abastecida con tecnología. Estos
41
factores dictaminan que los objetivos fijados para los elementos de desempeño de las
redes de telecomunicaciones pueden ser un proceso interactivo. Los principales pasos
para este proceso son:
-
Dividir la red dentro de los componentes del tamaño manejable y la descripción y
la cuantificación de la operación o desempeño de cada elemento usando modelos
matemáticos
basados
en
medidas
hechas
durante
el
proceso
de
la
caracterización.
-
Determinar la opinión y aceptar los niveles para pruebas subjetivas ( o pruebas de
laboratorio si los usuarios son equipados tales como computadoras).
-
Determinando la distribución de calidad de servicio para los clientes
-
Formular objetivos de desempeño.
La interacción en estos procesos de objetivo fijo son generalmente estimulados por la
disponibilidad de una nueva tecnología, la cual es permitida para los propósitos de las
nuevas tecnologías de costo-ahorro o cambios de redito-estimulo para la red. Un
propósito de esto es primero que serán evaluados por estudios sensitivos de modelos al
existir una red. Estos estudios desarrollados estiman la operación o efectos de
desempeño de lo propuesto, el impacto sobre los servicios, y el costo de realización de
estos efectos. La obtención de resultados aceptables, y estar integrados en el ensayo de
una pequeña escala de la aplicación a los propósitos que pueden ser conducidos. Aquí, el
grado de la calidad de servicio, se determina y los objetivos de desempeño son
formulados. Si los resultados de las aplicaciones de ensayo son satisfactorios, el
propósito puede ser implementado a través del sistema. Algunos de los cambios han
estado incorporados a la red de telecomunicaciones, el desempeño o significancia
operacional son caracterizados en su ganancia, los modelos matemáticos son redefinidos,
un nuevo grado de servicio son determinados, y los objetivos son reformulados. En estas
etapas, la integración de servicios estándares, los objetivos de servicio del componente,
los objetivos de ingeniería, y el control administrativo toman lugar.
2.5.6 Proceso de gestión de desempeño
Gestión de desempeño provee funciones para evaluar y hacer reportes en el
comportamiento del equipamiento de telecomunicaciones y los efectivos de la red o NE.
Hay dos aspectos primarios de gestión de desempeño: Monitoreo y Control.
42
2.5.6.1. Monitoreo de desempeño.
Envuelve la colección continua de datos concerniente al desempeño de la NE. Muy baja
tasa o error intermitente o condiciones de congestión en equipo de unidades de
equipamiento múltiple pueden interactuar, resultando un servicio pobre de calidad. El
monitoreo de desempeño esta diseñado para medir la calidad total de los parámetros
monitoreados para detectar tales deterioros. Esto puede también ser diseñado para
detectar características de formatos antes que la calidad de servicio ha caído bajo un
nivel aceptable. La función básica de monitoreo de desempeño esta para una pista de
sistema, una red, o actividades de servicio para trazar los datos apropiados para
determinar el desempeño.
2.5.6.2. Control de desempeño.
Involucra la administración de información que guía o soporta la función de gestión de la
red y las aplicaciones o modificaciones de control de tráfico para ayudar a prever la
gestión de red. y la aplicación o las modificaciones del control de tráfico para ayudar a
proporcionar gestión de la red. Para ello se han desarrollado cierta cantidad de sistemas
los cuales nos orientan en el control de amplitud que cubre una larga porción de una red
local que proporcione
la mayoría de la operaciones funcionales. La intervención de
elementos de la red son distribuidos, tienen un control de amplitud limitado para ellos
mismos, y tienen relativamente limitada una posición en las operaciones funcionales. En
ello usamos interfaces que operan en un sistema TMN. Para elaborar en el futuro los dos
aspectos del proceso de gestión de desempeño (monitoreo y desempeño), es importante
discutir el propósito de la función operacional vista de las tres capas de la arquitectura de
TMN: la capa de gestión de red (NML), la capa de gestión de elemento (EML), y la capa
de elemento (EL),
2.5.7. Metodología
La metodología que llevaremos a cabo será de acuerdo a las recomendaciones
propuestas por la ITU-T (M.3020), Parte esencial de nuestro estudio, ya que el interés es
enfocarnos en los aspectos de gestión de servicio y red, que mostrara la gestión de
desempeño de acuerdo a nuestro objetivo.
Esta recomendación de ITU-T describe la metodología UTRAD (requisitos unificados,
análisis y diseño de la especificación de interfaz de TMN). Describe el proceso para
derivar las especificaciones de interfaz basadas en las exigencias del consumidor, el
43
análisis y el diseño (RAD). Las pautas se dan para describir y usar del RAD unificado
modelando la notación de la lengua (UML);
sin embargo, otras técnicas de la
especificación de interfaz son posibles. Las pautas para usar UML se describen en un
alto nivel en esta recomendación de ITU-T. Recomendaciones más futuras de ITU-T en
esta serie proporcionarán una definición más detallada del uso específico de la notación
de UML dentro del TMN.
Una especificación de interfaz trata los servicios de la gestión definida en la
recomendación [M.3200]. De acuerdo a la ITU-T que es una especificación que puede
apoyar la parte de o unos o más servicios de la gestión. Los servicios de la gestión
abarcan de funciones de la gestión. Estas funciones pueden referirse a las definidas por
la recomendación [M.3400] de ITU-T, estas se
especializan para satisfacer un área
manejada específica o las nuevas funciones y se pueden identificar como apropiadas.
En la figura 2.16, se muestra la estructura de la metodología así como los conceptos que
intervienen y que definiremos, cabe recordar que la definición de los conceptos puede que
no exista relación con nuestro trabajo, pero en la sección de aplicación se tomarán y se
descompondrán de acuerdo a nuestras necesidades de proyección y planeación de
sistema. Cabe mencionar que de acuerdo a la figura 2.3 (Relación de normas de las
recomendaciones de ITU-T para TMN), da una visión del cómo puede intervenir esta
recomendación (M.3020), la cual es una especificación sobre las interfases TMN a la cual
da una metodología y que llega siendo la parte clave y media entre las funciones de
operación y servicio, así como su intervención en que si no existiera este apartado, no
existiría relativamente Gestión de Red con TMN, y se apega al funcionamiento de
ingeniería de tráfico y QoS, en términos de conectividad de Tecnologías.
Transición en TMN : M.3020
Especificación de la metodogía de la Interface TMN
Requerimientos
Análisis
Diseño
Implementación
Figura 2.16 Metodología Rec-ITU-T-M.3020
44
2.5.7.1. Consideraciones generales
El propósito de esta metodología es proporcionar una descripción de los procesos que
conducen hacia la definición de las interfaces de TMN.
2.5.7.2. Uso y estructura de la metodología
La metodología unificada de los requisitos, del análisis y del diseño de TMN (UTRAD)
especifica un proceso trifásico iterativo con las características que permiten rastrear a
través de las tres fases. Las tres fases aplican técnicas aceptadas en la industria usando
principios orientado a objeto del análisis y del diseño. Las tres fases son requisitos,
análisis y diseño. Las técnicas deben permitir el uso o el desarrollo de los instrumentos
de apoyo comercialmente disponibles. Diversas técnicas se pueden utilizar para las fases
dependiendo de la naturaleza del problema.
2.5.7.3. Metodología detallada
Los requisitos y las fases de análisis producen especificaciones de UML(Unified Modeling
Language). La fase del diseño utiliza la notación del específico del paradigma de la
dirección de la red. Las salidas de las 3 fases son:
• Requisitos de la fase – de los requisitos.
• Especificación independiente – de la puesta en práctica de la fase de análisis.
• Especificación del específico – de la tecnología de la fase del diseño.
Inicialmente, la fase del diseño será desarrollada usando un manual o un acercamiento
modificado para requisitos particulares. Cuando el protocolo es interoperable la definición
específica se puede generar por las herramientas, después la notación de UML se puede
aplicar a la fase del diseño.
Sin embargo algunos las definiciones específicas del
protocolo, tales como jerarquía de la clase, se pueden representar usando la notación de
UML. Las subclases abajo describen las tres fases.
2.5.7.4. Requisitos
Los requisitos es una solución que se presenta en un problema de caída y da dos
clases. La primera clase de requisitos se refiere aquí como requisitos del negocio. Un
experto del tema podrá determinar que los requisitos representan adecuadamente las
necesidades del problema de gestión que es solucionado. La segunda clase se refiere
como requisitos de la especificación.
Estos requisitos proporcionarán los suficientes
detalles para poder desarrollar la definición de interfaz en la fase del análisis y del diseño.
45
Mientras que las definiciones de interfaz finales deben ser detectables a los requisitos,
puede ser necesario tener un proceso iterativo entre las tres fases.
Cualquier
ambigüedad en los requisitos tendrá que ser resuelta por este proceso iterativo para
asegurar que una especificación realizable puede ser desarrollada.
Diversas técnicas se pueden utilizar para especificar las dos clases de requisito.
Independiente de la técnica, la legibilidad de los requisitos es crítica. Los requisitos no se
requieren para estar en una notación legible por la máquina mientras la legibilidad y el
rastro estén dispuestos. La enumeración de requisitos es un acercamiento posible para
delinear los diversos requisitos para el rastreo.
La fase de los requisitos incluye identificar aspectos tales como política de seguridad, el
alcance del dominio al problema en los términos de los usos, recursos, y papeles
asumidos por los recursos. Los requisitos especifican papeles, responsabilidades, y las
relaciones entre las entidades constitutivas para el espacio del problema.
Diversas
técnicas incluyendo la representación textual se pueden utilizar para especificar los
requisitos del nivel del negocio. Para facilitar el rastreo de estos requisitos a las fases del
diseño y de la puesta en práctica, enumerando requisitos recomendados.
El problema se debe limitar con un alcance específico. Una forma para determinar el
alcance está usando los servicios de gestión que son identificados en la recomendación
M.3200 de ITU-T y los sistemas de la función identificados en M.3400. Los requerimientos
se especifican usando los recursos que son manejados y las funciones de la gestión de
TMN. Aumentar la recomendación M.3400 de ITU-T se puede requerir para resolver los
requisitos del negocio del problema.
Los casos y los panoramas del uso de UML se deben utilizar para obrar recíprocamente
con los expertos del tema en capturar los requisitos del nivel del negocio. Los requisitos
deben también identificar las condiciones de la falta visibles al proceso del negocio.
Los requisitos producidos deben ser completos y detallados. La naturaleza recurrente de
la metodología de UTRAD se utiliza para alcanzar por completo los requisitos de
operación (claros y bien documentados) que conduce las fases del análisis y del diseño.
2.5.7.5. Análisis
En la fase de análisis, se utilizan los requisitos para identificar las entidades que obran
recíprocamente, sus características y las relaciones entre ellas.
Esto permite las
interfaces ofrecidas por las entidades que se definirán. En la notación de UML, estas
entidades se convierten en clases. Las descripciones de la clase junto con las interfaces
46
expuestas deben ser detectables a los requisitos. La relación entre las clases, definidas
en la especificación del análisis, y las clases en la especificación del diseño no es
necesariamente una a una.
Esta recomendación de ITU-T da la dirección de alto nivel en el uso de la notación de
UML a la especificación de interfaz de la ayuda TMN. La fase de análisis debe ser
independiente a los factores de diseño. Por ejemplo el análisis se puede documentar
usando principios de OO (Orientación de objetos) aunque el diseño puede utilizar una
tecnología orientada no-objeto. La información especificada en la fase de análisis incluye
descripciones de la clase, definiciones de los datos, relaciones de la clase, diagramas de
la interacción (los diagramas de secuencia y/o los diagramas de la colaboración),
diagramas de la transición del estado y diagramas de la actividad. Las definiciones de la
clase incluyen la especificación de operaciones, señalan (estímulo asincrónico tal como
recibo de operaciones, de acontecimientos y de excepciones), las cualidades y
comportamiento capturados como notas o descripción textual.
2.5.7.6. Diseño
En la fase del diseño se produce una especificación de interfaz interoperable realizable.
Las especificaciones de la fase del diseño son dependientes en el paradigma específico de
la dirección de la red de TMN.
La selección del paradigma específico de TMN se trata en otras recomendaciones de
TMN.
En el contexto del paradigma de TMN basado en la gestión de sistemas de OSI, la
especificación del diseño es la especificación del modelo de información usando las
plantillas de GDMO para las clases manejadas del objeto, cualidades, comportamiento,
notificaciones, acciones, nombrando los casos de la clase, y las especificaciones de error
/ excepción. La sintaxis de la información se especifica usando la notación ASN.1.
En GDMO, la jerarquía de la clase del objeto especifica las características de las clases
del objeto que son necesarias para la gestión.
Se especifican las clases del objeto
usando las plantillas de la recomendación X.722, pautas de ITU-T – de la Estructura de la
Gestión de Información para la definición de objetos manejados.
Las plantillas que
definen el modelo de la información se deben colocar (según las reglas de la
recomendación X.722 de ITU-T) con un valor para el identificador del objeto ASN.1.
Pues los paradigmas adicionales se agregan al TMN, el notations/languages definido por
estos paradigmas será utilizado.
47
2.5.7.7. Especificaciones de interfaz TMN
Una especificación de interfaz TMN incluye las especificaciones de los requisitos, del
análisis y del diseño. Una estructura para especificar estas especificaciones se
proporciona en el Guía de recomendaciones para la definición de la interfaz de la gestión
(GDMI) y se encuentra en la Recomendación M.3020 de la ITU-T.
Estas técnicas y notaciones de soporte son también aplicables al diseñar un sistema a las
especificaciones de interfaz de TMN, aunque el diseño del sistema no se considera como
parte de recomendaciones de TMN. Ayudan a describir cómo las especificaciones de
interfaz se aplican en el manejo de los recursos dentro de un sistema tal como un NE.
Esto lo podemos representar en la figura 2.17 que indica la relación de acuerdo a la
relación de funciones de NE y OS en el diagrama de operación del OSF y el NEF y la
intervención de la interfase. Donde observamos la interacción que existe entre una OSF y
la NEF con el uso de interfaces TMN que es q3 representando las funciones de
operación.
Figura 2.17 Relación funcional entre la OSF y la NEF, con intervención del protocolo de
gestión.
Por otra parte de intervención de las componentes de función de TMN en este caso la MF,
esta enfocada a ser la misma función de mediación en ambas operaciones de un sistema
TMN o no-TMN.
Así como las funciones de mediación intervienen de la siguiente manera en la figura 2.18
48
Figura 2.18. Funciones de Mediación
2.5.7.8 Metodología de especificación de servicios
Parte de la aplicación de acuerdo a los servicios podemos enfocarnos a un ejemplo de
descomposición de funciones de acuerdo a la recomendación M.3020, fundamentada en
Gestión de Servicios:
Un sistema
EMIR
(figura 2.19) proporciona un conjunto de servicios de gestión de
telecomunicación que se concretan en los modos de trabajo de vigilancia, apoyo y
atención. De acuerdo a la metodología establecida en la recomendación M.3020 y
ampliada en los proyectos RACE (TERRACE y PRISM), estos servicios de gestión se
estructuran en componentes de servicio (partes constituyentes de los servicios que
agrupan requisitos de actuaciones sobre la red o el servicio gestionado, siendo, pues, un
refinamiento de aquellos). La caracterización de los servicios y de los componentes del
servicio se realiza considerando los aspectos relativos a la funcionalidad que se ofrece a
los usuarios de la EMIR.
El último refinamiento de los componentes de servicio de gestión de telecomunicación
permite identificar Funciones de Gestión de Telecomunicación (FGTs) como el
componente más pequeño de un servicio de gestión que puede ser percibido como tal por
el usuario del servicio. Las funciones de gestión de telecomunicación proporcionan las
funcionalidades (genéricas o especializadas) necesarias para las actividades de gestión.
49
V ig ila n c ia , A te n c ió n , A p o y o
M FC
G e s tió n
C o n fig u r a c ió n
- S e r v ic io s d e G e s tió n
- C o m p o n e te s d e
s e r v ic io s d e g s tió n
S u p e r v is ió n a
S O C ’s
G e s tió n
A la rm a
M FC
M FC
G e s tió n
re c a r g a s
S u p e r v is ió n a
S O C ’s
-F u n c io n e s d e g e s tio n
d e te le c o m u n ic a c io n e s
s o b r e o b je tio s g e s tio n a d o s
M FT
M FC
M FT
M FC
F u n c ió n d e G e s tió n
d e C o m p o n e n te
M FT
O b je to s
G e s tio n a d o s
E n to rn o d e S is te m a R e a l
M FT
SM ASE
M FS
M FT
SM ASE
M FT
M FS
SM ASE
M FT
- E le m e n to s d e S e rv ic io
d e A p lic a c ió n d e G e s tió n
d e S is te m a s ( S M A S E s )
- F u n c io n e s d e G e s tió n d e
S e rv ic io s
M FS
C M IS E /F T A M
E n to rn o O S I
Figura 2.19 Metodología de especificación y descomposición de servicios
Estas FGTs actúan sobre los objetos gestionados, sea directamente (accediendo al
servicio CMIS, por ejemplo), sea haciendo uso del servicio que proporcionan las funciones
de gestión de sistemas abiertos agrupadas en los SMASEs. Las FGTs se encuentran
dentro del entorno de sistema real, mientras que los SMASEs se encuentran dentro de
entorno OSI. Los SMASEs, a su vez, se apoyan en otros elementos del servicio del nivel
de aplicación (CMISE, FTAM, TP, ACSE, etc.). Los funciones de gestión de sistemas
abiertos son funciones generales, como la gestión de alarmas (ISO 10164-4) ó gestión de
pruebas (ISO 10164-12), que pueden ser empleadas por las FGTs.
La metodología de la recomendación M.3020 de ITU-T se adopta.
Según esto las
recomendaciones de Gestión de Servicio esta compuesta por Componentes de Gestión de
Servicio (MSCs) que alternadamente se construyen de los Componentes Funcionales de
Gestión (MFCs). MFCs son construidos de los Sistemas de Función de Gestión (MFSs) de
los cuales son los grupos de la gestión de funciones que pertenecen lógicamente juntas.
50
Capítulo 3.
3.Tecnologías de Redes Distribuidas de Banda Ancha
ATM / MPLS
3.1 Introducción
Dentro de las tecnologías de redes distribuidas de banda ancha, son construidas en base a
los servicios que ofrecen y su necesidad para el manejo de grandes cantidades de
información por lo que es importante considerar que los servicios son enfocados en el
desarrollo de Internet que es un conjunto de redes, redes de computadoras y equipos
físicamente unidos mediante cables que conectan puntos de todo el mundo. Estos cables
se presentan en muchas formas: desde cables de red local (varias máquinas conectadas en
una oficina o campus) a cables telefónicos convencionales, digitales y canales de fibra
óptica que forman las "carreteras" principales. Esta gigantesca Red se difumina en
ocasiones porque los datos pueden transmitirse vía satélite, o a través de servicios como la
telefonía celular, o porque a veces no se sabe muy bien a dónde está conectada.
Internet es una red de computadoras conectadas entre sí, con la característica de que se
trata de una RED ABIERTA y de CARACTER MUNDIAL. Esto permite a los Usuarios
intercambiar todo tipo de información desde cualquier punto, durante las 24 horas del día.
Con respecto a lo enfocado a las necesidades del trabajo, el interés de mencionar una
arquitectura de comunicaciones esta basado en su mejoramiento, pero parte de ello esta
enfocado a establecer los servicios que ofrece internet y no es la base del estudio de su
mejoramiento, por ello se
plantea la búsqueda del mejoramiento de internet con los
servicios propuestos por Internet 2. [Jimz2000]
51
3.1.1. Internet 2
Internet 2 es un consorcio no lucrativo, conducido por un gran número de universidades en
conjunto con empresas y gobiernos de todo el mundo, desarrollando y desplegando
aplicaciones avanzadas y tecnología de red, acelerando la creación del internet del futuro.
Con la participación de varias compañías de vanguardia, internet 2 reconstruye la sociedad
de la academia, la industria y del gobierno que ayudó al internet actual en su infancia.
Lo hará así trabajando con la industria de la tecnología de información para desarrollar
estándares y servicios de ayuda comunes para las nuevas clases de aplicaciones y para
asegurar la disponibilidad de los servicios avanzados requeridos. Muchas de las tecnologías
del servicio de las comunicaciones requeridas todavía están en las etapas pre-competitivas
de desarrollo. [Jimz2000]
3.1.2 Surgimiento de Internet 2
Dentro y a través de muchas universidades está emergiendo un conjunto de aplicaciones
avanzadas de red. Éstas enriquecerán ampliamente actividades como la enseñanza, el
aprendizaje y la colaboración de la investigación. [Jimz2000]
•
La comunidad de investigación necesita una alta capacidad y calidad de servicio
seleccionable, hacer un uso eficaz de los laboratorios nacionales, recursos de
cómputo y de depósitos de datos masivos.
•
Los médicos investigadores necesitan ayuda para consulta y diagnósticos remotos
altamente confiables y fiables en las comunicaciones.
•
Los científicos, físicos, especialmente los que ocupen hojas de datos astronómicas
o geofísicas, masivas, tienen necesidades similares.
•
Como los datos comerciales de transacciones están en el foco de la investigación,
los analistas financieros y económicos necesitarán el acceso en tiempo real a las
bases de datos.
APLICACIONES
PERMITE
MOTIVAN
INGENIERIA
Figura 3.1.- La ingeniería de Internet 2 es motivada por aplicaciones avanzadas.
52
Un impedimento importante a la realización de estas aplicaciones es la carencia de
servicios avanzados de comunicaciones en el campo actual de Internet (figura 3.1). No hay
todavía una “marco de prueba” en la cual demostrar su eficacia, mucho menos ponerlo en
práctica a una escala amplia. En suma: Internet 2
busca
permitir estas nuevas
aplicaciones.
Las necesidades para soportar aplicaciones avanzadas en redes han generado varias
iniciativas de redes de alto rendimiento, que caminan paralelas y coinciden con Internet 2.
Internet 2 en conjunto con estos otros esfuerzos irá ganando logros como la reducción de
duplicación al mínimo, y la maximización de compatibilidad e inter-operabilidad entre redes
y las aplicaciones resultantes. Podrá ser beneficiada un área amplia de prueba que abarca
a la comunidad de la investigación y educativa. [Jimz2000]
3.1.3. Tecnologías de Internet 2
Internet 2 y sus miembros están desarrollando y probando tecnologías que permitirán que el
Internet del futuro proporcione el desempeño confiable que es requerido por aplicaciones
avanzadas.
Es fundamental en el diseño de la infraestructura de Internet 2 el mantenimiento de un
servicio de portador común para la comunicación entre aplicaciones de la red. Una de las
fuerzas más grandes del Internet existente es la capacidad de cualquier nodo de
comunicarse con cualquier otro nodo en un formato compatible de transporte. Se debe
conservar esta fuerza en Internet 2.
Internet 2 deberá permitir que las aplicaciones especifiquen a la red una "Calidad de
Servicio" (QoS) a lo largo del enlace, incluyendo velocidad de la transmisión, retardo
máximo, variación del retardo y rendimiento de procesamiento. Resolver estos requisitos lo
más pronto posible es el desafío del diseño que se ha emprendido. Afortunadamente las
tecnologías previstas para proporcionar estas capacidades han estado en desarrollo por
varios años, y las versiones de la producción inicial están ya listas para pruebas reales en el
campo. [Jimz2000]. Más allá de las mismas tecnologías, los participantes de Internet 2
requerirán servicios más rentables y con costos predecibles. Los servicios avanzados de
salida y sistemas de ayuda no serán baratos. Mientras que estos servicios emigran al
mercado comercial, debe asegurarse que haya un uso común. El diseño de ingeniería para
la infraestructura del proyecto Internet 2 debe permitir el manejo del usuario final en costos
así como de servicios. Un número de consideraciones técnicas y prácticas son la base de la
53
configuración total para la infraestructura de Internet 2. Uno de éstos es la necesidad de
reducir al mínimo los costos totales a los campus participantes proveyendo acceso a ambos
servicios, Internet y servicios avanzados, a través del mismo circuito local de conexión de
gran capacidad. La configuración de referencia para Internet 2 se muestra en la figura 3.2.
El nuevo elemento clave en esta configuración es el “GigaPoP”, un punto de interconexión
de gran capacidad donde los participantes de Internet 2 pueden intercambiar tráfico de
servicios avanzados con otros participantes de Internet 2. Los campus en una región
geográfica se juntarán para adquirir una variedad de servicios de Internet en un GigaPoP
regional.
G ig a P o P
1
G ig a P o P
2
I n t e r n e t 2
R e d e s B a c k b o n e
G ig a P o P
4
G ig a P o P
3
( a )
( b )
Figura 3.2 (a),(b).- Configuración para Internet 2.
En Internet 2 se deben satisfacer ciertas características las cuales permiten el desarrollo
de aplicaciones de gran utilidad práctica, en diversas áreas tales como: Telemedicina,
Educación a Distancia, Colaboratorios, Sistemas de Información Geográfica, Predicción del
Clima, Bibliotecas Digitales, Realidad Virtual, Telepresencia y Simulación de Procesos
Complejos. Estas características son:
Mayor ancho de banda: Una de las características fundamentales de Internet 2 es el manejo
de un gran ancho de banda. En la actualidad, dependiendo de los recursos disponibles, se
tienen en realidad velocidades del orden de los cientos de megabits por segundo, pero la
tendencia es lograr llegar al rango de los gigabits por segundo.
54
Calidad de servicio (Quality of Service): En Internet, todos los paquetes de información
tienen la misma prioridad, de tal forma que si alguien está enviando video por la red y otras
personas están transfiriendo un archivo de datos, ambas aplicaciones compiten por el
mismo canal, de tal forma que probablemente los cuadros de video no lleguen en forma
continua, con lo cual se tendrá un congelamiento o al menos un deterioro en la calidad de la
imagen. En cambio, en Internet 2 se le puede dar prioridad al video, de tal forma que se
garantice que todos los cuadros lleguen a tiempo y solo en los espacios que el video deje
libre se irán transmitiendo los paquetes del archivo de datos.
Esta característica permite también mantener en un nivel adecuado el retardo de la
información; esto es importante sobre todo para sistemas de control de dispositivos a
distancia. [Jimz2000]
Transmisión Multipunto (Multicast): Otro problema que se tiene en Internet consiste en que
cuando se desea transmitir alguna información a un conjunto de usuarios, por ejemplo en la
transmisión de un evento en vivo, se mandan los mismos paquetes de la señal de video a
cada uno de los usuarios, con lo cual se multiplica el tráfico en la red. En cambio, en
Internet 2 se está experimentando con una tecnología conocida como multicasting, en la
cual se envía una sola vez cada paquete con la información necesaria para que les llegue a
todos los usuarios que deben recibirlo.
Retardo Reducido (Low Latency): En aplicaciones sensibles al retardo de la información es
vital reducir este al mínimo posible; en Internet 2 con la combinación de un gran ancho de
banda, la prioridad de los servicios y técnicas avanzadas de enrutamiento se logran
retardos realmente muy pequeños en el orden de los milisegundos. Esto permite desarrollar
sistemas de control a distancia de equipos muy sofisticados, en los cuales hay demasiado
retardo de la información de control entre el equipo y el manipulador remoto que puede
resultar fatal.[1]
Seguridad y Privacía: Otro aspecto importante que se está experimentando en Internet 2
consiste en la mejora de la seguridad y privacía de la red, utilizando protocolos que
permitan autentificar plenamente el origen de los datos y que asegure la integridad y
confidencialidad de los mismos. El conjunto de áreas de aplicación implica un conjunto
correspondiente de requisitos de comunicaciones para Internet 2. Aplicaciones futuras
pueden requerir tipos de servicios adicionales. Es importante que el diseño de Internet 2
sea suficientemente flexible para acomodar los requisitos ya anticipados así como nuevos
que puedan surgir.
55
En Internet 2 la convergencia de voz, datos y redes multimedia estará basada en protocolos
basados en IP, surgiendo la necesidad de mejoras técnicas y operacionales. MPLS es una
respuesta a esta necesidad mejorando la arquitectura
TCP/IP original. Las redes
IP
necesitan evolucionar para soportar envío de paquetes en tiempo real, la integración de IP
con ATM, redes privadas virtuales (VPN) y redes públicas mucho más grandes[1]. El
número de usuarios que pueden conectarse, el número de rutas posibles y el ancho de
banda disponible deben de ser en gran parte escalables. Mejora en eficiencia de la relación
conmutador/precio y menores costos en toda la red son aspectos que también se pueden
anticipar. La utilización de MPLS para proporcionar soporte de QoS y soporte de ingeniería
de tráfico explícito es vista como parte de la solución. [Jimz2000]
3.2 Integración ATM y MPLS
3.2.1 Introducción
MPLS es un estándar emergente del IETF que surgió para conciliar diferentes soluciones
de conmutación multinivel, propuestas por distintos fabricantes a mitad de los 90. Como
concepto, MPLS es a veces un tanto difícil de explicar. Como protocolo es bastante
sencillo, pero las implicaciones que supone su implementación real son enormemente
complejas. Según el énfasis (o interés) que se ponga a la hora de explicar sus
características y utilidad, MPLS se puede presentar como un sustituto de la conocida
arquitectura IP sobre ATM. También como un protocolo para hacer túneles (sustituyendo
a las técnicas habituales de "tunneling"). O bien, como una técnica para acelerar el
encaminamiento de paquetes. En realidad, MPLS hace un poco de todo eso, ya que
integra sin discontinuidades los niveles 2 (transporte) y 3 (red), combinando eficazmente
las funciones de control del encaminamiento con la simplicidad y rapidez de la
conmutación de nivel 2.
Pero, ante todo y sobre todo, debemos considerar MPLS como el avance más reciente en
la evolución de las tecnologías de encaminamiento y envío en las redes IP, lo que implica
una evolución en la manera de construir y gestionar estas redes y las redes IP que
queremos ver en el próximo milenio. Los problemas que presentan las soluciones
actuales de IP sobre ATM, tales como la expansión sobre una topología virtual
superpuesta, así como la complejidad de gestión de dos redes separadas y
tecnológicamente diferentes, quedan resueltos con MPLS. Al combinar en uno solo lo
mejor de cada nivel (la inteligencia del encaminamiento con la rapidez de conmutación),
56
MPLS ofrece nuevas posibilidades en la gestión en las dorsales principales, así como en
la provisión de nuevos servicios de valor añadido. Para poder entender mejor las ventajas
de la solución MPLS, vale la pena revisar antes los esfuerzos anteriores de integración de
los niveles 2 y 3 que han llevado finalmente a la adopción del estándar MPLS. [1]
3.2.2 Desarrollo de IP sobre ATM
A mediados de los 90 IP fue ganando terreno como protocolo de red a otras arquitecturas
en uso (SNA, IPX, AppleTalk, OSI). Por otro lado, hay que recordar que las dorsales de IP
que los proveedores de servicio (NSP) habían empezado a desplegar en esos años
estaban construidos a base de ruteadores conectados por líneas dedicadas T1/E1 y
T3/E3. El crecimiento explosivo de la Internet había generado un déficit de ancho de
banda en aquel esquema de enlaces individuales. La respuesta de los NSPs fue el
incremento del número de enlaces y de la capacidad de los mismos. Del mismo modo, los
NSPs se plantearon la necesidad de aprovechar mejor los recursos de red existentes,
sobre todo la utilización eficaz del ancho de banda de todos los enlaces. Con los
protocolos habituales de encaminamiento (basados en métricas del menor número de
saltos), ese aprovechamiento del ancho de banda global no resultaba efectivo. Había que
idear otras alternativas de ingeniería de tráfico. Como consecuencia, se impulsaron los
esfuerzos para poder aumentar el rendimiento de los routers tradicionales. Estos
esfuerzos trataban de combinar, de diversas maneras, la eficacia y la rentabilidad de los
conmutadores ATM con las capacidades de control de los routers IP. A favor de integrar
los niveles 2 y 3, al hecho de las infraestructuras de redes ATM estaban desplegando los
operadores de telecomunicación. Estas redes ofrecían entonces (1995-97) una buena
solución a los problemas de crecimiento de los NSPs. Por un lado, proporcionaba
mayores velocidades (155 Mpbs) y, por otro, las características de respuesta
determinísticas de los circuitos virtuales ATM posibilitaban la implementación de
soluciones de ingeniería de tráfico. El modelo de red "IP sobre ATM" (IP/ATM) pronto
ganó adeptos entre la comunidad de NSPs, a la vez que facilitó la entrada de los
operadores telefónicos en la provisión de servicios IP y de conexión a la Internet al por
mayor. [Pulley2000] [1]
3.2.3 Análisis de IP sobre ATM
El funcionamiento IP/ATM supone la superposición de una topología virtual de ruteadores
IP sobre una topología real de conmutadores ATM. La dorsal principal de ATM se
57
presenta como una nube central (el núcleo) rodeada por los ruteadores de la periferia.
Cada ruteador se comunica con el resto mediante los circuitos virtuales permanentes
(PVCs) que se establecen sobre la topología física de la red ATM. Los PVCs actúan como
circuitos lógicos y proporcionan la conectividad necesaria entre los ruteadores de la
periferia. Estos, sin embargo, desconocen la topología real de la infraestructura ATM que
sustenta los PVCs. Los ruteadores ven los PVCs como enlaces punto a punto entre cada
par. En la figura 3.3 se representa un ejemplo en el que se puede comparar la diferencia
entre la topología física de una red ATM con la de la topología lógica IP superpuesta
sobre la anterior.[1]
Figura 3.3. Diferencia entre la topología física de una red ATM con la de la topología
lógica IP superpuesta sobre la anterior
La base del modelo IP/ATM está en la funcionalidad proporcionada por el nivel ATM, es
decir, los controles de software (señalización y encaminamiento) y el envío de las celdas
por hardware (conmutación). En realidad, los PVCs se establecen a base de intercambiar
etiquetas en cada conmutador de la red, de modo que la asociación de etiquetas entre
todos los elementos ATM determina los correspondientes PVCs. (Más adelante se verá
que el intercambio de etiquetas es uno de los componentes fundamentales en la
arquitectura MPLS). Las etiquetas tienen solamente significado local en los conmutadores
y son la base de la rapidez en la conmutación de celdas. La potencia de esta solución de
58
topologías superpuestas está en la infraestructura ATM de la dorsal principal; el papel de
los ruteadores IP queda relegado a la periferia, que, a mitad de los 90, tenían una calidad
cuestionable, al estar basados en funcionamiento por software. En la figura 3.4 se
representa el modelo IP/ATM con la separación de funciones entre lo que es routing IP en
el nivel 3 (control y envío de paquetes) y lo que es conmutación en el nivel 2
(control/señalización y envío de celdas). Aunque se trata de una misma infraestructura
física, en realidad existen dos redes separadas, con diferentes tecnologías, con diferente
funcionamiento y, lo que quizás es más sorprendente, concebidas para dos finalidades
totalmente distintas. [Pulley2000] [1]. La solución de superponer IP sobre ATM permite
aprovechar la infraestructura ATM existente. Las ventajas inmediatas son el ancho de
banda disponible a precios competitivos y la rapidez de transporte de datos que
proporcionan los conmutadores. En los casos de NSPs de primer nivel ellos poseen y
operan la dorsal principal ATM al servicio de sus redes IP. Los caminos físicos de los
PVCs se calculan a partir de la necesidades del tráfico IP, utilizando la clase de servicio
ATM UBR (Unspecified Bit Rate), ya que en este caso el ATM se utiliza solamente como
infraestructura de transporte de alta velocidad (no hay necesidad de apoyarse en los
mecanismos inherentes del ATM para control de la congestión y clases de servicio). La
ingeniería de tráfico se hace a base de proporcionar a los ruteadores los PVCs
necesarios, con una topología lógica entre ruteadores totalmente mallada. El "punto de
encuentro" entre la red IP y la ATM está en el acoplamiento de los subinterfaces en los
ruteadores con los PVCs, a través de los cuales se intercambian los ruteadores la
información de encaminamiento correspondiente al protocolo interno IGP. Lo habitual es
que, entre cada par de ruteadores, haya un PVC principal y otro de respaldo, que entra
automáticamente en funcionamiento cuando falla el principal. [Pulley2000] [1]
Figura 3.4 Modelo IP/ATM
59
La figura 3.4 representa el modelo IP/ATM con la separación de funciones entre lo que es
encaminamiento IP en el nivel 3 (control y envío de paquetes) y lo que es conmutación en
el nivel 2 (control/señalización y envío de celdas).
Sin embargo, el modelo IP/ATM tiene también sus inconvenientes: hay que gestionar dos
redes diferentes, una infraestructura ATM y una red lógica IP superpuesta, lo que supone
a los proveedores de servicio unos mayores costes de gestión global de sus redes. Existe,
además, lo que se llama la "tasa impuesta por la celda", un sobrepaso aproximado del
20% que causa el transporte de datagramas IP sobre las celdas ATM y que reduce en ese
mismo porcentaje el ancho de banda disponible. Por otro lado, la solución IP/ATM
presenta los típicos problemas de crecimiento exponencial n x (n-1) al aumentar el
número de nodos IP sobre una topología completamente mallada. Considérese por
ejemplo en una red con 5 ruteadores externos con una topología virtual totalmente
mallada sobre una red ATM. Son necesarios 5 x 4 =20 PVCs (uno en cada sentido de
transmisión). Si se añade un sexto ruteador se necesitan 10 PVCs más para mantener la
misma estructura (6 x 5=30). Una pega adicional del crecimiento exponencial de rutas es
el mayor esfuerzo que tiene que hacer el correspondiente protocolo IGP. [Pulley2000] [1]
Como conclusión, podemos decir que el modelo IP/ATM, si bien presenta ventajas
evidentes en la integración de los niveles 2 y 3, lo hace de modo discontinuo, a base de
mantener dos redes separadas. El MPLS, tal como se verá en las secciones siguientes,
logra esa integración de niveles sin discontinuidades.
3.2.4. Convergencia en Conmutación IP y MPLS
La convergencia continuada hacia IP de todas las aplicaciones existentes, junto a los
problemas de rendimiento derivados de la solución IP/ATM, llevaron posteriormente
(1997-98) a que varios fabricantes desarrollasen técnicas para realizar la integración de
niveles de forma efectiva, sin las discontinuidades señaladas anteriormente. Esas
técnicas se conocieron como "conmutación IP" (IP switching) o "conmutación multinivel"
(multilayer switching). Una serie de tecnologías privadas -entre las que merecen citarse:
IP Switching de Ipsilon Networks, Tag Switching de Cisco, Aggregate Route-Base IP
Switching (ARIS) de IBM, IP Navigator de Cascade/Ascend/Lucent y Cell Switching
Router (CSR) de Toshiba-condujeron finalmente a la adopción del actual estándar MPLS
del IETF. El problema que presentaban tales soluciones era la falta de interoperatividad,
ya que usaban diferentes tecnologías privadas para combinar la conmutación de nivel 2
60
con el encaminamiento IP (nivel 3). Se resume a continuación los fundamentos de esas
soluciones integradoras, ya que permitirá luego comprender mejor la esencia de la
solución MPLS. [1]
Todas las soluciones de conmutación multinivel (incluido MPLS) se basan en dos
componentes básicos comunes:
•
La separación entre las funciones de la
componente de control (tabla de
encaminamiento) y la componente de envío (tabla de envío)
•
El paradigma de intercambio de etiquetas para el envío de datos
En la figura 3.5 se representa la separación funcional de esas dos componentes, una de
control y la otra de envío. La componente de control utiliza los protocolos estándar de
encaminamiento (OSPF, IS-IS y BGP-4) para el intercambio de información con los otros
ruteadores para la construcción y el mantenimiento de las tablas de encaminamiento. Al
llegar los paquetes, la componente de envío busca en la tabla de envío, que mantiene la
componente de control, para tomar la decisión de encaminamiento para cada paquete. En
concreto, la componente de envío examina la información de la cabecera del paquete,
busca en la tabla de envío la entrada correspondiente y dirige el paquete desde la interfaz
de entrada al de salida a través del correspondiente hardware de conmutación.
Figura 3.5. Representa la separación funcional de esas dos componentes, una de control
y la otra de envío
Al separar la componente de control (encaminamiento) de la componente de envío, cada
una de ellas se puede implementar y modificar independientemente. El único requisito es
61
que la componente de encaminamiento mantenga la comunicación con la de envío
mediante la tabla de envío de paquetes y actualice la información. El mecanismo de envío
se implementa mediante el intercambio de etiquetas, similar a lo visto para ATM. La
diferencia está en que ahora lo que se envía por la interfaz física de salida son paquetes
"etiquetados". De este modo, se está integrando realmente en el mismo sistema las
funciones de conmutación y de encaminamiento. [1]
En cuanto a la etiqueta que marca cada paquete, que es un campo de unos pocos bits de
longitud fija, que se añade a la cabecera del mismo y que identifica una "clase equivalente
de envío" (Forwarding Equivalence Class, FEC). Una FEC es un conjunto de paquetes
que se envían sobre el mismo camino a través de una red, aun cuando sus destinos
finales sean diferentes. Por ejemplo, en el encaminamiento convencional IP por prefijos
de red (longest-match) una FEC serían todos los paquetes unicast cuyas direcciones de
destino tengan el mismo prefijo. Realmente, una etiqueta es similar a un identificador de
conexión (como el VPI/VCI de ATM o el DLCI de Frame Relay). Tiene solamente
significado local y, por consiguiente, no modifica la información de la cabecera de los
paquetes; tan sólo los encapsula, asignando el tráfico a los correspondientes FEC.
El algoritmo de intercambio de etiquetas permite así la creación de "caminos virtuales"
conocidos como LSP (Label-Switched Paths), funcionalmente equivalente a los PVCs de
ATM y Frame Relay. En el fondo, lo que hace es imponer una conectividad entre
extremos a una red no conectiva por naturaleza, como son las redes IP, pero todo ello sin
perder la visibilidad del nivel de red (de aquí los nombres de conmutación IP o
conmutación multinivel). Esta es la diferencia básica con el modelo IP/ATM. Al hablar de
MPLS con más detalle se entenderán mejor estas peculiaridades.
3.3 MPLS
3.3.1 Componentes MPLS
MPLS es un grupo de trabajo perteneciente a la IETF (Internet Engineering Task Force),
para llevar al cabo un diseño eficiente, decisiones de enrutamiento y de conmutación del
flujo de tráfico a través de la red, combinando los atributos de las tecnologías de
conmutación de capa 2 y de enrutamiento de capa 3.
MPLS proporciona los siguientes beneficios:
Es una solución basada en estándares lo cual promueve la interoperabilidad.
62
No hay necesidad del modelo de superposición de IP sobre ATM y las dificultades
asociadas con su administración.
Proporciona los medios para el mapeo de direcciones IP a simples etiquetas de
longitud fija utilizadas por diferentes tecnologías de envío de paquete y
conmutación de paquetes.
Se conecta a protocolos existentes como son RSVP (Protocolo de Reservación de
Recursos) y OSPF (Open Shortest Path First).
Permite proporcionar servicios diferenciados (differentiated services), así como
QoS e Ingeniería de tráfico.
Como cualquier tecnología, MPLS tiene su terminología y acrónimos los cuales se
describen a continuación, y haciendo referencia a la figura 3.6.
Camino por Conmutación de
Etiquetas (LSP)
Figura 3.6 .- Componentes de una red MPLS
3.3.2 Enrutamiento y Conmutación
La mayoría de los protocolos de enrutamiento desarrollados en la actualidad están basados
en algoritmos diseñados para obtener el camino mas corto para el recorrido del paquete
por la red y no toman en cuenta parámetros adicionales como son retardo, jitter, y
congestión de tráfico, los cuales pueden afectar el desempeño de la red, por lo que la
ingeniería de tráfico es un reto para los administradores de redes.
Examinando el viaje de un paquete donde se utiliza IP convencional, el cual viaja de un
enrutador al siguiente, cada enrutador toma una decisión independiente de envío para ese
63
paquete, lo que quiere decir que cada enrutador analiza el encabezado del paquete, asigna
un FEC y corre un algoritmo de enrutamiento. [Rosen2000]
En MPLS la asignación de un paquete particular a un FEC particular se hace solo una vez:
cuando el paquete entra en la red MPLS. Se le asigna una etiqueta al FEC al cual es
asignado el paquete. Los paquetes son etiquetados antes de ser enviados por el enrutador
de entrada (LER) en la red MPLS; en enrutadores
siguientes no hay un análisis del
encabezado de la capa de red, y en lugar de esto la etiqueta es utilizada como un índice en
una tabla para especificar el siguiente enrutador y una nueva etiqueta (en cada salto se
sustituye la etiqueta, de aquí el término label switching). Esto trae una serie de ventajas en
comparación con el enrutamiento convencional. Las principales diferencias entre
enrutamiento convencional y conmutación de etiquetas son (Figura 3.7)[1]:
Enrutamiento Convencional
Se realiza en cada nodo
Conmutación de Etiquetas
Se realiza solo una vez en
la periferia de la red
cuando la etiqueta es
asignada.
Soporte de Unicast y
Multicast
Requiere múltiples
algoritmos de envío
complejos
Se requiere solo un
algoritmo de envío
Decisiones de
Enrutamiento
Se basa solo en
direcciones
Se puede basar en otros
parámetros como son
QoS, membresía a VPN,
etc.
Análisis completo del
encabezado IP.
Figura 3.7 Diferencias entre enrutamiento convencional y conmutación de etiquetas
La adición del envío de paquetes basado en etiquetas complementa el enrutamiento
convencional pero no lo reemplaza.
El término de multi-protocolo se le asigna a MPLS porque sus técnicas de enrutamiento son
aplicables a cualquier protocolo de capa de red. Este análisis se enfoca al uso de IP como
protocolo de capa de red.
Ya que múltiples soluciones independientes para el desarrollo de tecnologías basadas en
conmutación de etiquetas es claramente una dirección
no aceptable, se reconoció la
necesidad de desarrollar estándares y se creó el grupo de trabajo de la IETF para este
propósito, el cual fue creado en abril del 1997; desde entonces MPLS se encuentra en
proceso de estandarización. Ya han salido algunos productos al mercado, por lo que se
64
puede ver que MPLS se ha desarrollado rápidamente y de forma eficiente
lo que
demuestra la necesidad de una nueva técnica en la industria.
El reto es evolucionar la arquitectura de redes IP permitiendo una transición suave de las
instalaciones actuales, costos adecuados y que provea oportunidades empresariales para
usuarios y distribuidores.
Anteriormente se consideraba solo un factor: la creación de
enrutadores más baratos, grandes y veloces, pero en la actualidad el crecimiento explosivo
de Internet y la aparición de aplicaciones innovadoras demanda la creación de tecnologías
para responder a la demanda mas requerida en la actualidad: desempeño.
MPLS ha sido motivado por algo mas que tan solo la necesidad de velocidad. Dos de los
aspectos más significativos son:
Diferentes tipos de tráfico requieren diferentes características de servicio, las
cuales deben de ser garantizadas a lo largo de todo el camino a través de la
red. MPLS permite la creación de caminos LSP (Label Switched Paths) con
características de servicios diferentes.
Infraestructuras IP de tipo portadora (Carrier-class), las cuales requieren redes
robustas con un manejo de recursos efectivo.
Desde la perspectiva de las grandes empresas, la utilización eficiente de sus instalaciones
caras es la
clave para obtener grandes ganancias. La capacidad de MPLS para
proporcionar calidad de servicio permite cierto grado de control sobre el comportamiento de
la red a diferencia de IP convencional. Desde la perspectiva de los clientes se tiene un
mejor servicio, por ejemplo al minimizarse la presencia de congestión. [Rosen2000]
[Pulley2000]
3.3.4 Descripción funcional del MPLS
La operación del MPLS se basa en las componentes funcionales de envío y control,
estudiadas anteriormente, y que actúan ligadas íntimamente entre sí.
a) Funcionamiento del envío de paquetes en MPLS
La base del MPLS está en la asignación e intercambio de etiquetas ya expuesto,
que permiten el establecimiento de los caminos LSP por la red. Los LSPs son
simplex por naturaleza (se establecen para un sentido del tráfico en cada punto de
entrada a la red); el tráfico dúplex requiere dos LSPs, uno en cada sentido. Cada
LSP se crea a base de concatenar uno o más saltos (hops) en los que se
intercambian las etiquetas, de modo que cada paquete se envía de un
"conmutador de etiquetas" (Label-Swiching Router) a otro, a través del dominio
65
MPLS. Un LSR no es sino un ruteador especializado en el envío de paquetes
etiquetados por MPLS.
En la figura 3.8 se puede ver la funcionalidad del MPLS. Compárese con los
esquemas vistos antes en las figuras 3.4 y 3.5 para observar las analogías y
diferencias. Al igual que en las soluciones de conmutación multinivel, MPLS
separa las dos componentes funcionales de control (routing) y de envío
(forwarding). Del mismo modo, el envío se implementa mediante el intercambio de
etiquetas en los LSPs. Sin embargo, MPLS no utiliza ninguno de los protocolos de
señalización ni de encaminamiento definidos por el ATM Forum; en lugar de ello,
en MPLS o bien se utiliza el protocolo RSVP o bien un nuevo estándar de
señalización el Label Distribution Protocol, LDP, del que se tratará más adelante.
Pero, de acuerdo con los requisitos del IETF, el transporte de datos puede ser
cualquiera. Si éste fuera ATM, una red IP habilitada para MPLS es ahora mucho
más sencilla de gestionar que la solución clásica IP/ATM. Ahora ya no hay que
administrar dos arquitecturas diferentes a base de transformar las direcciones IP y
las tablas de encaminamiento en las direcciones y el encaminamiento ATM: esto lo
resuelve el procedimiento de intercambio de etiquetas MPLS. El papel de ATM
queda restringido al mero transporte de datos a base de celdas. Para MPLS esto
es indiferente, ya que puede utilizar otros transportes como Frame Relay, o
directamente sobre líneas punto a punto. [1]
LS R exterior
(entrada al D O M IN IO M P LS )
LS R
R ounting IP
estándar
C ontrol IP
LS R
R ounting IP
estándar
C ontrol IP
Señalización
(R SVP/LD P
C ontrol IP
Señalización
(R SVP/LD P
E nvío paquetes
(forw arding)
Transporte
Nivel 2
A signación
Inicial
E tiq, M P LS
Enlace
datos
(cualquiera)
P aquetes IP
Intercam bio
E tiquetas
M P LS
Intercam bio
E tiquetas
M P LS
Enlace
datos
(cualquiera)
Enlace
datos
(cualquiera)
P aquetes
E tiquetados
(sobre enlaces P P P , celdas A T M
P aquetes
E tiquetados
(sobre enlaces P P P , celdas A T M
Figura 3.8. Funcionalidad del MPLS
66
Un camino LSP es el circuito virtual que siguen por la red todos los paquetes
asignados a la misma FEC. Al primer LSR que interviene en un LSP se le
denomina de entrada o de cabecera y al último se le denomina de salida o de cola.
Los dos están en el exterior del dominio MPLS. El resto, entre ambos, son LSRs
interiores del dominio MPLS. Un LSR es como un ruteador que funciona a base de
intercambiar etiquetas según una tabla de envío. Esta tabla se construye a partir
de la información de encaminamiento que proporciona la componente de control
(recuérdese el esquema de la figura 3.4), según se verá más adelante. Cada
entrada de la tabla contiene un par de etiquetas entrada/salida correspondientes a
cada interfaz de entrada, que se utilizan para acompañar a cada paquete que llega
por ese interfaz y con la misma etiqueta (en los LSR exteriores sólo hay una
etiqueta, de salida en el de cabecera y de entrada en el de cola). En la figura 3.9
se ilustra un ejemplo del funcionamiento de un LSR del núcleo MPLS. A un
paquete que llega al LSR por la interfaz 3 de entrada con la etiqueta 45 el LSR le
asigna la etiqueta 22 y lo envía por la interfaz 4 de salida al siguiente LSR, de
acuerdo con la información de la tabla[1].
Figura 3.9. Asignación de etiquetamiento
El algoritmo de intercambio de etiquetas requiere la clasificación de los paquetes a
la entrada del dominio MPLS para poder hacer la asignación por el LSR de
cabecera. En la figura 3.9 el LSR de entrada recibe un paquete normal (sin
etiquetar) cuya dirección de destino es 212.95.193.1. El LSR consulta la tabla de
encaminamiento y asigna el paquete a la clase FEC definida por el grupo
212.95/16. Asimismo, este LSR le asigna una etiqueta (con valor 5 en el ejemplo)
y envía el paquete al siguiente LSR del LSP. Dentro del dominio MPLS los LSR
ignoran la cabecera IP; solamente analizan la etiqueta de entrada, consultan la
tabla correspondiente (tabla de conmutación de etiquetas) y la reemplazan por otra
nueva, de acuerdo con el algoritmo de intercambio de etiquetas. Al llegar el
67
paquete al LSR de cola (salida), ve que el siguiente salto lo saca de la red MPLS;
al consultar ahora la tabla de conmutación de etiquetas quita ésta y envía el
paquete por encaminamiento convencional.[1]
Dominio MPLS
LSR cabecera
(entrada al dominio MPLS)
Prefijo
212.95/16
LSR cabecera
(entrada al dominio MPLS)
LSR
Etiq. Sal.
LSR
5
212.95/16
Etiq. Entr Etiq. Sal.
Transporte
Nivel 2
212.35.193.1
Prefijo
5
Asignación
Etiqueta
inicial
5
Etiq. Entr Etiq. Sal.
9
5
Intercambio
etiquetas
5
Etiq. Sal.
9
Transporte
Nivel 2
Intercambio
etiquetas
9
2g
Asignación
Etiqueta
inicial
212.35.193.1
LSP
figura 3.10. Esquema de los campos de cabeceras genérica MPLS y su relación
con las cabeceras de los otros niveles.
Como se ve en la figura 3.10, la identidad del paquete original IP queda
enmascarada durante el transporte por la red MPLS, que no "mira" sino las
etiquetas que necesita para su envío por los diferentes saltos LSR que configuran
los caminos LSP. Las etiquetas se insertan en cabeceras MPLS, entre los niveles
2 y 3. Según las especificaciones del IETF, MPLS debía funcionar sobre cualquier
tipo de transporte: PPP, LAN, ATM, Frame Relay, etc. Por ello, si el protocolo de
transporte de datos contiene ya un campo para etiquetas (como ocurre con los
campos VPI/VCI de ATM y DLCI de Frame Relay), se utilizan esos campos nativos
para las etiquetas. Sin embargo, si la tecnología de nivel 2 empleada no soporta
un campo para etiquetas (por ejemplo: enlaces PPP o LAN), entonces se emplea
una cabecera genérica MPLS de 4 octetos, que contiene un campo específico
para la etiqueta y que se inserta entre la cabecera del nivel 2 y la del paquete
(nivel 3).
En la figura 3.10 se representa el esquema de los campos de la cabecera genérica
MPLS y su relación con las cabeceras de los otros niveles. Según se muestra en
la figura 3.11, los 32 bits de la cabecera MPLS se reparten en: 20 bits para la
etiqueta MPLS, 3 bits para identificar la clase de servicio en el campo EXP
68
(experimental, anteriormente llamado CoS), 1 bit de stack para poder apilar
etiquetas de forma jerárquica (S) y 8 bits para indicar el TTL (time-to-live) que
sustenta la funcionalidad estándar TTL de las redes IP. De este modo, las
cabeceras MPLS permiten cualquier tecnología o combinación de tecnologías de
transporte, con la flexibilidad que esto supone para un proveedor IP a la hora de
extender su red.[1]
Figura 3.11. Control de la información en MPLS
Hasta ahora se ha visto el mecanismo básico de envío de paquetes a través de los
LSPs mediante el procedimiento de intercambio de etiquetas según las tablas de
los LSRs. Pero queda por ver dos aspectos fundamentales:
•
Cómo se generan las tablas de envío que establecen los LSPs
•
Cómo se distribuye la información sobre las etiquetas a los LSRs
El primero de ellos está relacionado con la información que se tiene sobre la red:
topología, patrón de tráfico, características de los enlaces, etc. Es la información
de control típica de los algoritmos de encaminamiento. MPLS necesita esta
información de routing para establecer los caminos virtuales LSPs. Lo más lógico
es utilizar la propia información de encaminamiento que manejan los protocolos
internos IGP (OSPF, IS-IS, RIP...) para construir las tablas de encaminamiento
(recuérdese que los LSR son routers con funcionalidad añadida). Esto es lo que
hace MPLS precisamente: para cada "ruta IP" en la red se crea un "camino de
etiquetas" a base de concatenar las de entrada/salida en cada tabla de los LSRs;
el protocolo interno correspondiente se encarga de pasar la información necesaria.
El segundo aspecto se refiere a la información de "señalización" las comillas se
ponen por el impacto que puede suponer este término para los puristas del mundo
IP, de naturaleza no conectiva. Pero siempre que se quiera establecer un circuito
69
virtual se necesita algún tipo de señalización para marcar el camino, es decir, para
la distribución de etiquetas entre los nodos. Sin embargo, la arquitectura MPLS no
asume un único protocolo de distribución de etiquetas; de hecho se están
estandarizando algunos existentes con las correspondientes extensiones; unos de
ellos es el protocolo RSVP del Modelo de Servicios Integrados del IETF
(recuérdese que ése era uno de los requisitos). Pero, además, en el IETF se están
definiendo otros nuevos, específicos para la distribución de etiquetas, el cual es el
caso
del
Label
Distribution
Protocol
(LDP).
Consúltese
las
referencias
correspondientes del IETF.[1] [Rosen2000]
3.3.5. Mecanismos de señalización
Solicitud de etiqueta: Utilizando este mecanismo, un LSR solicita una etiqueta a su vecino,
así puede atar una etiqueta a un FEC específico. Este mecanismo puede utilizarse desde
la parte baja de la cadena hasta la parte final (el enrutador de salida, LER).
Mapeo de etiqueta: En respuesta a la solicitud de etiqueta, un LSR enviará una etiqueta al
LSR que la solicitó utilizando el mecanismo de mapeo.
Los mecanismos de solicitud y mapeo de etiqueta se muestran en la figura 3.11:
Solicitud de etiqueta
(Destino C)
Solicitud de etiqueta
(Destino C)
LER A
Entrada
LER C
Salida
Mapeo de Etiquetas
(ej: utilizando Etiqueta 9)
Mapeo de Etiquetas
(ej: utilizando Etiqueta 5)
Figura 3.11.- Señalización en MPLS
MPLS define dos modos para la asignación de etiquetas a LSR vecinos:
Independiente: En este modo un LSR reconoce un FEC particular y toma la decisión de atar
una etiqueta a un FEC y de distribuir esta atadura a sus pares de distribución de etiqueta.
Esto corresponde a la forma en la cual trabaja
el enrutamiento de datagramas IP
convencional, donde cada nodo toma la decisión independiente de como tratar cada
paquete.
70
Ordenado: En este modo un LSR ata una etiqueta a un FEC particular si y solo si es el
enrutador de salida o si ha recibido una atadura de etiqueta para el FEC de su brinco
siguiente (LSR).
Existe un mecanismo conocido como pila de etiquetas que permite la operación jerárquica
en el dominio MPLS. Básicamente permite que MPLS sea utilizado simultáneamente para
enrutar a un nivel fino (por ejemplo entre enrutadores de un ISP), y a un nivel mayor (de
dominio a dominio). Cada nivel en una pila de etiquetas pertenece a algún nivel jerárquico,
lo cual facilita el modo de operación de túnel en MPLS.[1] [Rosen2000]
Ahora bien, un enrutador si recibe un paquete etiquetado con una etiqueta particular de
entrada, pero no tiene ninguna atadura para esta etiqueta, es tentador pensar que la
etiqueta puede ser removida y el paquete enviado como un paquete normal de IP. Al hacer
esto podría provocar un ciclo si el enrutador ascendente (LSR) asume que la etiqueta está
destinada a una ruta explícita, y el enrutador descendente no asume que la etiqueta está
destinada a algo, y si el enrutamiento brinco a brinco del paquete IP no etiquetado trae de
regreso el paquete al enrutador ascendente. Por lo tanto, cuando se recibe un paquete con
una etiqueta inválida debe ser descartado.[1]
3.3.6 Protocolos para Distribución de Etiquetas
La arquitectura MPLS no asigna un solo método de señalización para la distribución de
etiquetas. Los protocolos existentes de enrutamiento, tales como el Border Gateway
Protocol (BGP), se han mejorado para llevar la información de la etiqueta dentro del
contenido del protocolo. El RSVP también se ha ampliado para soportar intercambio de
etiquetas.
La IETF también ha definido un nuevo protocolo conocido como Protocolo para Distribución
de Etiquetas (LDP) para la señalización y el manejo explícito de etiquetas.
Se han definido extensiones al protocolo base LDP para soportar enrutamiento explícito
basado en requerimientos de QoS. Estas extensiones están en la definición del protocolo de
enrutamiento basado en restricciones (CR-LDP).
Un protocolo de distribución de etiquetas es un conjunto de procedimientos en los cuales un
LSR informa a otro de las ataduras FEC- etiqueta que ha hecho. Dos LSR que utilizan un
protocolo de distribución de etiqueta para intercambiar información sobre las ataduras FECetiqueta son conocidos como “pares de distribución de etiqueta”,
con respecto a la
información de atadura que estos intercambian.
71
LDP es un protocolo nuevo para la distribución de información de ataduras de etiqueta para
LSR en una red MPLS. Es utilizado para mapear (relacionar) FECs a etiquetas, las cuales
se utilizan para formar LSP (caminos de conmutación por etiquetas). Las sesiones de LDP
se establecen entre LSR vecinos en la red MPLS (no necesariamente adyacentes) los
cuales intercambian los distintos tipos de mensajes LDP:
•
Mensajes de descubrimiento: anuncian y mantienen la presencia de un LSR en
una red.
•
Mensajes de anuncio: para crear, cambiar y borrar mapas de etiquetas para FEC.
•
Mensajes de notificación: proveen información de consulta y señales de error.
El protocolo CR-LDP (LDP basado en restricciones) contiene extensiones para incrementar
las funcionalidad de LDP, lo cual permite la configuración de caminos mas allá de lo que
permite el protocolo de enrutamiento. Toma en cuenta parámetros como características de
enlace (ancho de banda, retardo, etc.), conteo de brincos y QoS. Los LSP que se
establecen pueden ser CR-LSP, donde las restricciones pueden ser brincos específicos o
requerimientos de QoS. Los saltos específicos dictaminan que camino será tomado y los
requerimientos de QoS dictaminan los mecanismos de enlace, almacenamiento o de
calendarización que serán empleados para el flujo de datos.
Cuando se utiliza CR es completamente posible que se seleccione un camino mas largo
(en términos de costo) pero con menos carga de tráfico del que se tomaría con
enrutamiento convencional, por lo que al mismo tiempo que CR incrementa la utilización
de la red, agrega mayor complejidad a los cálculos de enrutamiento ya que el camino
seleccionado debe satisfacer los requerimientos de QoS del LSP.
Una colección de dispositivos habilitados para manejo de MPLS representa un dominio
MPLS. Dentro de un dominio MPLS un camino es configurado para un paquete dado
basándose en un FEC. El LSP es configurado antes de la transmisión de los datos. MPLS
provee las siguientes 2 opciones para la selección de un LSP:
Enrutamiento salto a salto: Cada LSR selecciona independientemente el brinco a seguir
para un determinado FEC. Esta metodología es similar a aquella utilizada actualmente en
redes IP. El LSR utiliza cualquier protocolo de enrutamiento disponible como son OSPF,
PNNI.
Enrutamiento explícito: El LER de entrada (donde se inicia el flujo de datos en la red)
especifica la serie de nodos a través de los cuales el ER-LSP viajará. El camino trazado
puede ser no del todo óptimo. A través del camino se pueden ir reservando recursos para
72
asegurar la calidad del servicio al tráfico de datos. Esto facilita la ingeniería de tráfico a
través de la red y pueden proporcionarse servicios diferenciados utilizando flujos basados
en políticas o métodos de administración de redes.
En un camino explícito cada LSR no toma independientemente la decisión para escoger el
siguiente brinco, en lugar de eso, un solo LSR, generalmente el de salida, especifica varios
(o todos) los LSR en el LSP. Si un solo LSR especifica el LSP completo, al camino se le
denomina LSP “estricto explícitamente enrutado”. Si un solo LSP especifica solo algunos
LSR en el LSP se le denomina LSP “flexible explícitamente enrutado”. La secuencia
seguida en un camino explícitamente enrutado puede ser escogida por configuración o
puede ser seleccionada dinámicamente por un solo nodo (por ejemplo, el nodo de salida
puede hacer uso de información de topología de la red obtenida de una base de datos de
estados de enlace para calcular el camino completo para la finalización de árbol en el nodo
de salida). El enrutamiento explícito puede ser útil para ciertos propósitos como son:
políticas de enrutamiento e ingeniería de tráfico. En MPLS la ruta explícita debe de ser
especificada
en el momento
que las etiquetas son asignadas, pero la ruta explícita
completa no tiene que ser enviada con cada paquete IP. Esto hace al enrutamiento explícito
en MPLS más eficiente que la alternativa de IP con enrutamiento de fuente (source routing).
[1] [Rosen2000]
La determinación de un LSP es por naturaleza unidireccional ya que el tráfico de retorno
puede tomar otro LSP (aunque no necesariamente).
b) Funcionamiento global MPLS
Una vez vistos todos los componentes funcionales, el esquema global de
funcionamiento es el que se muestra en la figura 3.12, donde quedan reflejadas
las diversas funciones en cada uno de los elementos que integran la red MPLS. Es
importante destacar que en el borde de la nube MPLS tenemos una red
convencional de routers IP. El núcleo MPLS proporciona una arquitectura de
transporte que hace aparecer a cada par de routers a una distancia de un sólo
salto. Funcionalmente es como si estuvieran unidos todos en una topología
mallada (directamente o por PVCs ATM). Ahora, esa unión a un solo salto se
realiza por MPLS mediante los correspondientes LSPs (puede haber más de uno
para cada par de ruteadores). La diferencia con topologías conectivas reales es
que en MPLS la construcción de caminos virtuales es mucho más flexible y que no
se pierde la visibilidad sobre los paquetes IP. Todo ello abre enormes
73
posibilidades a la hora de mejorar el rendimiento de las redes y de soportar
nuevas aplicaciones de usuario, tal como se explica en la sección siguiente.[1]
1a. Construcción tablas de encaminamiento
Mediante protocolos internos (OSPF, RIP)
Creación de rutas LSPs mdiante tablas de
Intercambio de etiquetas entre LSRs, adyacentes
Distribución a los LSR por el LDP
2. LSR cabecera (entrada): examina
el paquete, lo procesa (funciones de
Servicio nivel 3) , lo etiqueta y
Lo envía al backbone
4. LSR cola (salida) quita
la etiqueta y entrega el
paquete al destino
3. LSRs del backbone
Conmuta los paquetes mediante
Intercambio de etiquetas
Figura 3.12. Funcionamiento global
3.3.7. Ingeniería de tráfico para MPLS
En base a lo descrito por
todo el capítulo podemos enfocarnos a establecer una
propuesta de conectividad haciendo interpretación que la ingeniería de tráfico es adaptar
los flujos de tráfico a los recursos físicos de la red. La idea es equilibrar de forma óptima
la utilización de recursos de multimedios, de manera que no haya algunos que estén
suprautilizados, con posibles puntos críticos y cuellos de botella, mientras otros puedan
estar infrautilizados. A comienzos de los 90 los esquemas para adaptar de forma efectiva
los flujos de tráfico a la topología física de las redes IP eran bastante rudimentarios. Los
flujos de tráfico siguen el camino más corto calculado por el algoritmo IGP
correspondiente. En casos de congestión de algunos enlaces, el problema se resolvía a
base de añadir más capacidad a los enlaces. La ingeniería de tráfico consiste en trasladar
determinados
flujos
seleccionados
por
el
algoritmo
IGP
sobre
enlaces
más
congestionados, a otros enlaces más descargados, aunque estén fuera de la ruta más
74
corta (con menos saltos). En el esquema de la figura 3.13 se comparan estos dos tipos de
rutas para el mismo par de nodos origen-destino. El camino más corto entre A y B según
la métrica normal IGP es el que tiene sólo dos saltos, pero puede que el exceso de tráfico
sobre esos enlaces o el esfuerzo de los ruteadores correspondientes hagan aconsejable
la utilización del camino alternativo indicado con un salto más. MPLS es una herramienta
efectiva para esta aplicación en grandes dorsales, ya que:
•
Permite al administrador de la red el establecimiento de rutas explícitas,
especificando el camino físico exacto de un LSP.
•
Permite obtener estadísticas de uso LSP, que se pueden utilizar en la planificación
de la red y como herramientas de análisis de cuellos de botella y carga de los
enlaces, lo que resulta bastante útil para planes de expansión futura.
•
Permite hacer "encaminamiento restringido" (Constraint-based Routing, CBR), de
modo que el administrador de la red pueda seleccionar determinadas rutas para
servicios especiales (distintos niveles de calidad). Por ejemplo, con garantías
explícitas de retardo, ancho de banda, fluctuación, pérdida de paquetes, etc.
La ventaja de la ingeniería de tráfico MPLS es que se puede hacer directamente sobre
una red IP(IPV4 o IPV6), al margen de que haya o no una infraestructura ATM por debajo,
todo ello de manera más flexible y con menores costes de planificación y gestión para el
administrador, y con mayor calidad de servicio para los clientes.[1]
Figura 3.13. Comparación de los dos tipos de rutas para el mismo par de nodos origendestino.
75
3.3.8. Clases de servicio (CoS)
MPLS está diseñado para poder cursar servicios diferenciados, según el Modelo DiffServ
(Servicios Diferenciado) del IETF. Este modelo define una variedad de mecanismos para
poder clasificar el tráfico en un reducido número de clases de servicio, con diferentes
prioridades. Según los requisitos de los usuarios, DiffServ permite diferenciar servicios
tradicionales tales como el WWW, el correo electrónico o la transferencia de ficheros
(para los que el retardo no es crítico), de otras aplicaciones mucho más dependientes del
retardo y de la variación del mismo, como son las de vídeo y voz interactiva. Para ello se
emplea el campo ToS (Type of Service), rebautizado en DiffServ como el octeto DS.
(Véase más información sobre el modelo DiffServ en las referencias correspondientes a
QoS). Esta es la técnica QoS de marcar los paquetes que se envían a la red.[1]
MPLS se adapta perfectamente a ese modelo, ya que las etiquetas MPLS tienen el campo
EXP para poder propagar la clase de servicio CoS en el correspondiente LSP. De este
modo, una red MPLS puede transportar distintas clases de tráfico, ya que:
•
El tráfico que fluye a través de un determinado LSP se puede asignar a diferentes
colas de salida en los diferentes saltos LSR, de acuerdo con la información
contenida en los bits del campo EXP
•
Entre cada par de LSR exteriores se pueden pro-visionar múltiples LSPs, cada uno
de ellos con distintas prestaciones y con diferentes garantías de ancho de banda.
Por ejemplo un LSP puede ser para tráfico de máxima prioridad, otro para una
prioridad media y un tercero para tráfico mejorado, tres niveles de servicio,
primera, preferente y turista, que, lógicamente, tendrán distintos precios. [1]
3.3.9 Integración de MPLS y ATM
MPLS resuelve el problema de tener que crear una nube ATM. Con MPLS los enlaces ATM
son tratados como enlaces IP y cada conmutador se convierte en un par de enrutamiento IP
(modelo integrado). Implementando la inteligencia IP en los conmutadores ATM, los
diseñadores pueden eliminar la superposición de enlaces IP en ATM logrando una
correspondencia uno a uno entre ellos, lo cual resuelve la mayoría de los problemas de
escalabilidad IP. Además la integración de las capas permite un modelo que toma ventaja
de las mejores características de cada capa.
76
Un concepto básico de MPLS es convertir el equipo de capa 2 en la red (por ejemplo, los
conmutadores ATM) en ATM-LSRs, el cual puede ser visto como una combinación de un
sistema de conmutación ATM y un enrutador tradicional, compuesto por la unidad de
control y la unidad de envío como se muestra en la figura 3.14 siguiente:
ó
Enrutador
Conmutador ATM
Enrutador
MPLS
Enrutador
ATM-MPLS
Figura 3.14. Conmutadores MPLS
3..3.10 Elementos MPLS en una red ATM WAN.
A continuación se hace una descripción de los elementos MPLS en una red ATM.
•
Label-Controlled ATM (LC-ATM) interface: Es una interfaz ATM controlada por
el componente de control MPLS. Celdas que viajan por una interfaz llevan
etiquetas en el campo VCI de un rango seleccionado de VPIs; el componente de
control puede estar integrado en el conmutador o en un controlador externo.
•
ATM-LSR: Un LSR basado en un conmutador ATM el cual tiene interfaces LCATM.
•
LSR basado-en-paquetes (LSR-B-P): Es un LSR que envía paquetes completos
entre interfaces. Puede tener cero o mas interfaces LC-ATM.
LSRs B-P
típicamente consisten en plataformas de enrutadores ordinarios corriendo
programas MPLS.
•
ATM Edge LSR
Es un LSR B-P conectado a la nube ATM-LSR vía interfaces LC-ATM. Tiene la
función de agregar etiquetas y quitar etiquetas de los paquetes.
En MPLS-ATM los componentes de control y envío consisten en:
Componente de Envío
En ATM la conmutación de etiquetas se lleva a cabo de la forma tradicional. La información
necesaria para la conmutación por etiqueta se lleva en el campo VCI.
77
Componente de control
En el componente de control sobre redes ATM se utilizan protocolos de distribución de
etiquetas
para atar VCIs a rutas IP. El enrutador debe participar en protocolos de
enrutamiento como son OSPF, BGP y RSVP.
3.3.11 Control vía conmutadores ATM
El componente de control de MPLS sobre ATM es similar al MPLS convencional basado en
enrutamiento en donde un protocolo estándar IP como OSPF o IS-IS, funciona en la red
junto con el protocolo de distribución de etiquetas (LDP). LDP es necesario para atar VCIs a
rutas IP.
Los ATM-LSRs mantienen una FIB (Forwarding Information Base), la cual contiene una
lista de rutas IP que utiliza el ATM-LSR. Esta función de control es manejada por la
herramienta de enrutamiento, la cual puede estar integrada o corre en un controlador
externo.
Para cada ruta en su FIB, el
ATM LSR
identifica el siguiente brinco para una ruta,
entonces realiza una solicitud vía LDP al brinco siguiente para realizar una atadura para
dicha ruta. [1] [Jimz2000
3.3.12. Arquitectura de Redes MPLS
Una arquitectura típica para MPLS en una red de tipo “carrier- IP”, consiste en una serie de
LER alrededor de un núcleo de conmutadores LSR. Los usuarios (sitios) se conectan a la
red MPLS por medio de los LER. En la figura 3.15 se muestran 9 sitios de usuario y 6 LER,
pero normalmente hay cientos de sitios por LER. El equipo local del cliente (ELC) corre IP
convencional y normalmente no corre MPLS. Si el ELC corre MPLS lo hace de manera
independiente del proveedor.[1]
78
Sitios utilizando
IP ordinario
ELC
ELC
Figura 3.15. Backbone MPLS (Dorsal)
3.3.1.3. MPLS basada en paquetes
Es la topología más simple para la estructura de una red MPLS, la cual se aplica para
estructuras de red con solo enrutadores, las cuales deben utilizar MPLS para soportar VPN
o ingeniería de tráfico. En esta estructura los usuarios están conectados directamente a
LERs basados en plataformas de enrutadores. Estos LER se conectan a otros LSR
basados también en plataformas de enrutadores.
Los enrutadores se interconectan virtualmente con cualquier
tipo de enlace: serial,
Ethernet, paquetes-sobre -SONET, etc. (ver figura 3.15a).
Función:
MPLS BasadoPaquetes
ELC
Dispositivo:
Figura 3.15a.- Arquitectura típica de una red MPLS.
79
3.3.14 ATM MPLS
La estructura de red MPLS-ATM más simple es la siguiente: los sitios se conectan
directamente al LER, los cuales se conectan con el núcleo de la red con enlaces ATM. Los
conmutadores ATM transportan paquetes con etiquetas ATM-MPLS (etiqueta VCI). (figura
15b)
Dispositivo:
ELC
ELC
Función:
Fig.-15b Arquitectura MPLS-ATM
3.3.15 Mezcla de ATM MPLS y MPLS de paquetes
Es posible mezclar ATM-MPLS y MPLS de paquetes en una red. Algunos enlaces corren
ATM MPLS, y otros MPLS de paquetes. Los dispositivos que se conectan entre MPLS de
paquetes y ATM MPLS son los mismos enrutadores que actúan como ATM-LER. (figura
3.16)
Función:
Dispositivo
Figura 3.16. Mezcla de ATM MPLS y MPLS de paquetes.
3.3.16 ATM MPLS con dispositivos IP+ATM
En esta configuración un solo dispositivo de acceso proporciona servicios MPLS y ATM
(PVC ó SVC). (Figura 3.17)
Figura 3.17. ATM MPLS con dispositivos IP+ATM
80
Como parte de la configuración inicial de la red el operador asigna recursos de la red ATM a
PNNI y a MPLS (por ejemplo, ancho de banda en enlaces, espacios VPI/VCI en los
enlaces, espacios de tabla de conexión de VC). Esta partición de recursos es algo flexible,
con una división de recursos arbitraria entre los diferentes planos de control. Se pueden
definir asignaciones fijas de recursos entre diferentes planos de control. Como la red
puede utilizarse para proporcionar simultáneamente servicios MPLS y conmutación ATM
tradicional, se le denomina “ship-in the-night” [1] [Jimz2000]
3.3.17 Escenarios de Migración
MPLS puede ser introducido en una red ATM gradualmente, comenzando con un solo par
de ATM-LER en una red puramente ATM.
MPLS puede ser desplegado a través de conmutadores sin la capacidad de MPLS,
utilizando conexiones VP a través de conmutadores ATM tradicionales; estas conexiones
son llamadas túneles VP ya que permiten a
MPLS “hacer un túnel” a través de
conmutadores ATM tradicionales. La figura 3.18 muestra una estrategia posible de
migración para introducir MPLS en una red existente ATM. La Figura 3.18(a) muestra la
posición inicial con enrutadores conectados a través de PVPs a través de una nube ATM, lo
cual tiene la mayoría de las desventajas de las redes IP-sobre-ATM tradicionales, un muy
mal escalamiento y mala eficiencia de ancho de banda, sin embargo puede proporcionar los
servicios MPLS-VPN.
Desplegando algunos ATM-LSRs en la red como se muestra en la figura 18(b) y 18(c)
mejora la escalabilidad: el número de PVPs a cada LER puede reducirse a uno (dos si hay
conexión de respaldo), y en algunos casos a cero, si un LER es adyacente a un ATM-LSR.
El ATM-LSR puede ser interconectado con conmutadores ATM ordinarios de varias formas.
El despliegue cuidadoso de ATM-LSR y PVPs puede ser utilizado para que la malla de
PVPs se asemeje lo mas posible a la topología de enlaces ATM y por lo tanto mejore la
eficiencia de ancho de banda. Ya que un ATM-LSRs puede soportar servicios ATM, los
conmutadores ATM ordinarios pueden ser retirados, permitiendo el despliegue completo de
la red ATM-MPLS como se muestra en la figura 18(d), la utilización de PVP ya no es
requerida.
81
( a ) R e d A T M -M P L S u tiliz a n d o s o lo tú n e le s
V P.
(b ) A g re g a n d o u n A T M – L S R .
E n la c e A T M - M P L S
( c ) S im p lific a c ió n a g r e g a n d o m a s A T M -L S R s .
A T M L a b e l S w itc h R o u te r.
E n la c e A T M -M P L S .
( d ) R e d c o m p le ta m e n te A T M -M P L S
A T M E d g e R o u te r.
R e d n o A T M -M P L S y
tú n e le s V P .
Figura 3.18.- Migrando de ATM a MPLS.
3.3.18 Aplicaciones de MPLS
Las redes actuales hacen frente a los retos en las
siguientes áreas y MPLS puede
aplicarse para tratar de solucionarlas:
a) Funcionalidad.- La conmutación de etiquetas proporciona nuevas funciones,
las cuales no estuvieron disponibles en IP convencional o eran ineficientes en
el enrutamiento convencional. Por ejemplo, enrutamiento explícito para
seleccionar una ruta diferente la cual puede no ser el camino mas corto,
seleccionando una ruta en base a ciertos atributos además de la dirección de
destino, donde se requiere satisfacer cierta QoS.
b) Escalabilidad.- Las redes del futuro deben de ser virtualmente ilimitadas en
tamaño. La información de enrutamiento crece muy rápidamente cuando
aumenta el tamaño de la red y eventualmente puede provocar una saturación
sobrecargando el enrutador. Técnicas actuales de superponer redes con
enrutamiento IP sobre redes ATM o en circuitos virtuales frame relay
acrecientan este problema. MPLS requiere de dispositivos de capa 2
(conmutadores ATM, por ejemplo) que sean capaces de correr el plano de
control de IP lo cual ayuda a solucionar el problema.
La ingeniería de tráfico
82
permite un uso más eficiente de los recursos de la red lo cual ayuda en el
escalamiento de la red.
c) Evolucionabilidad.- Uno de los retos mayores será tener la capacidad de
cambio y crecimiento sin que ocurran grandes alteraciones en la red. Servicios
deterministicos necesitan ser superpuestos en una red IP no deterministica.
d) Integración.- Convergencia de aplicaciones, por ejemplo telefonía por IP, es un
ejemplo de integración de sistemas y la superposición de redes IP sobre ATM
es un ejemplo de integración de redes.
Una de las ventajas de MPLS es que permite la Ingeniería de Tráfico, que es el proceso que
resalta en conjunto la utilización de la red intentando crear un tráfico uniforme o una
distribución diferenciada de tráfico a través de la red. Un resultado importante de este
proceso es que se evita la congestión de tráfico en cualquier camino. Es importante notar
que la ingeniería de tráfico no necesariamente selecciona el camino mas corto entre 2
dispositivos; es posible que para el flujo de 2 paquetes de datos, deban tomar caminos
diferentes aun si sus nodos de origen y destino son los mismos. De esta forma los
segmentos de red menos utilizados pueden utilizarse y pueden proporcionarse servicios
diferenciados.
En MPLS la ingeniería de tráfico es proporcionada de forma inherente utilizando caminos
enrutados explícitamente. Los LSP son creados de forma independiente, especificando
diferentes caminos que están basados en políticas definidas de usuario, por lo tanto se
puede requerir una gran intervención del operador. RSVP y CR-LDP son 2 posibles
aproximaciones para proporcionar ingeniería de tráfico dinámica y QoS en MPLS.
Para explicar la operación multicast en MPLS se puede utilizar la aproximación general
siguiente: Una etiqueta de entrada se mapea a un conjunto de etiquetas de salida lo cual se
puede lograr vía un árbol multicast. Un conjunto de puertos de salida es utilizado para la
transmisión del paquete. Este tipo de operación está dirigido a infraestructuras de redes de
área local (LAN). En un sistema orientado a conexión como es ATM, se pueden utilizar los
caminos conmutados punto a multipunto para la distribución de tráfico multicast.
Aunque MPLS trata de resolver una amplia gama de problemas, además de la integración
de IP con ATM y las dificultades asociadas con los modelos de correspondencia entre IP y
ATM, debe recalcarse que esto fue una gran motivación para el desarrollo de esta
tecnología de conmutación de etiquetas. En el siguiente capítulo se describe la interacción e
integración de ATM y MPLS, ya que actualmente una gran mayoría de las dorsales tipo
WAN hacen uso de la primera de las tecnologías y se espera su migración a la segunda.
83
Capítulo 4.
4. Casos de Estudio en Escenarios de Gestión de
Desempeño
En base a los objetivos propuestos por esta trabajo, proponemos dos tipos de escenarios
de estudio: ATM y MPLS
4.1 Escenario 1. Un sistema de TMN para VPC y Gestión de encaminamiento en
redes ATM con Servicios de Internet 2 [Esta sección de transcribe de: D. Griffin, P.
Georgatsos. “A TMN System for VPC and Routing Management in ATM Networks”.
Integrated Network Management IV, pp. 356-369. Chapman & Hall. 1995]
4.1.1 Introducción
En esta parte del trabajo presentamos el estudio que se realiza con respecto a una red
ATM (figura 4.1) aplicando el modelo de Gestión TMN y se analiza el funcionamiento que
se tiene en el VPC y el servicio de Gestión de encaminamiento para una red ATM con
Servicios de
Internet 2, como parte de la estrategia
de abarcar las funciones que
intervienen para establecer la metodología propuesta.
En vista de los requisitos, descomponemos la Gestión de Servicio dentro de un número
de distintos de componentes funcionales para la
cooperación del mapeo de la
arquitectura de TMN, como se indica en la recomendación [M.3020]. Describimos los
componentes arquitectónicos y se analizan sus dependencias e intercambio de
información operacionales dentro del contexto de la operación del sistema total de
comunicaciones.
El sistema propuesto ofrece las funciones genéricas de la supervisión de funcionamiento,
así como supervisión de la carga y gestión de configuración en redes ATM. Además,
proporciona las funciones específicas para Gestión de encaminamiento en el ancho de
banda en una estructura jerárquica. [Grif95]
84
Clientes para Gestión de Red
SNMP
SNMP
Red Privada
ATM
UNI Pública
ILMI
UNI Privada
CMIP
Red Pública
ATM
Capa interna para la
Interface de gestión (ILMI)
Figura 4.1. Gestión de Redes ATM
4.1.2 Planteamiento del Problema en la Red ATM
La operación eficiente de una red depende de un número de parámetros de diseño y uno
de ellos es el encaminamiento.
El objetivo total de una política de encaminamiento es aumentar el rendimiento de
procesamiento de la red, mientras que se debe garantizar el funcionamiento de la red
dentro de niveles especificados en los servicios de Internet 2. La política del diseño del
encaminamiento eficiente es de una enorme complejidad, puesto que depende de un
número de variables y parámetros a veces inciertos. Esta complejidad es incluso mayor,
considerando la diversidad de los requisitos del ancho de banda y de funcionamiento que
la red debe apoyar. La política del encaminamiento es adaptar un abastecimiento de
tráfico y de cambios topológicos. Donde podemos considerar los servicios que toma
Internet 2 ya explicados en el capítulo 2. [Grif95]
El encaminamiento en el Asynchronous Transfer Mode (ATM) (ITU I.150) se basa en la
Trayectoria de Conexiones virtuales (VPCs). Una ruta se define como encadenamiento
de VPCs, donde se define cada VPC como una secuencia de los acoplamientos que son
asignados a una porción específica de la capacidad del acoplamiento.
Ha estado
extensamente aceptado que las características valiosas de la oferta de VPCs permiten la
construcción económica de redes eficientes ATM, y se ha mostrado ser más importante
en su flexibilidad en la gestión. Porque son VPCs definidas por parámetros que son
configurables, y que posteriormente las rutas son basadas en su configuración en línea
por un sistema de gestión según condiciones de la red.
85
Puesto que los cambios de comportamiento del usuario son dinámicos y está en peligro
que la red puede convertirse ineficaz cuando el ancho de banda asignado a VPCs o las
rutas existentes no estén de acuerdo con la cantidad de tráfico que
requiere ser
encaminado sobre ella. Para combatir esto, la topología de VPC, las rutas, y el ancho de
banda asignado a VPCs deben ser configuradas de nuevo dinámicamente. Un VPC y el
sistema de gestión de encaminamiento se requiere para aprovecharse de las
características de VPCs mientras que se asegura que el funcionamiento de la red es tan
alto como sea posible por condiciones del tráfico cambiante.
La ITU-T se ha distinguido entre la gestión y el control de los planos en la operación de
redes de comunicaciones (ITU I.320, I.321) a introducido la Red de
Gestión de
Telecomunicaciones (TMN) (ITU M.3010) como un medio gestión de aprovisionamiento
de los componentes estándares interoperables según los estándares de la gestión de
sistemas de la ISO.
El TMN debe facilitar
y realizar las funciones del plano del control configurando los
parámetros operacionales. El TMN no debe substituir el plano del control y en general
tiene menos requisitos rigurosos de respuesta en tiempo real. [Grif95]
Aunque hay un interés significativo, en el área de la gestión de desempeño en ATM
particularmente en el encaminamiento, en la asignación del ancho de banda y la gestión
de VPC, el problema de VPC y encaminamiento, del resto de la gestión esta en gran parte
abierto. La mayoría de los sistemas de gestión desplegados hoy en día son tratados en la
supervisión de la configuración de red y a la inteligencia de la gestión que es
proporcionada por los usuarios humanos de los sistemas de gestión. Hay una tendencia
(Aspérula 1990, Wernic 1992, Geihs, 1992) para aumentar la inteligencia de la gestión,
es en encapsular la inteligencia humana de la gestión en componentes para la toma de
decisión en el movimiento de TMN hacia la automatización de la supervisión, de la toma
de decisión y del lazo de la gestión de configuración.
En el marco de la gestión de desempeño tiene el papel de investigar los requisitos de la
Gestión de VPC y las funciones de gestión del encaminamiento para las redes basadas
en ATM de B-ISDN y propone un sistema de TMN para la puesta en práctica.
La
terminología de ITU-T (ITU M.3020) es para describir a la Gestión de Servicio que
adoptan los servicios. En detalle, la tesis propone una Gestión de Servicio que es
adoptada como base principal para la obtención de la metodología de Gestión de
desempeño. El particular propósito de este estudio conforme a la Gestión de Desempeño
es para la gestión de VPC y la descomposición en un número de componentes. El
86
mapa de diseño de la arquitectura TMN es para la puesta en práctica de los principios de
gestión de sistemas de TMN y de la OSI. Y estaremos basándonos en las propuestas de
OSI para llevar a cabo la propuesta de esta metodología basada en la recomendación
M.3020 y M.3010.
4.1.3 Gestión de Servicio
Dentro de un ambiente de la red ATM de multi-clase el objetivo del VPC y la Gestión de
servicio de encaminamiento garantiza la disponibilidad de la red mientras que la red
resuelve los requisitos de funcionamiento de las diversas clases de servicio, establecidos
por internet. La Gestión de Servicio es beneficiosa al operador de red, puesto que se
asegura que los recursos de la red sean utilizados tan eficientemente como sea posible.
La Gestión de Servicio en el encaminamiento y la VPC tienen aspectos estáticos y
dinámicos. El aspecto estático se relaciona con el diseño de una red y de un plan de
encaminamiento (el sistema de rutas VPC y de la selección de criterios para cada clase
y del servicio de la fuente-destino) a la demanda predicha. En el hecho, el aspecto
estático está de forma casi-estática en el sentido que se invoca y que siempre que las
predicciones del tráfico cambian perceptiblemente. El aspecto dinámico maneja la red de
VPC y el plan de encaminamiento para abastecer, el comportamiento imprevisible del
usuario dentro de la época de las predicciones del tráfico.
Esta Gestión de servicio
pertenece a la gestión de desempeño y de la configuración de las áreas funcionales y
cubren específicamente a la gestión del tráfico mientras que sus aspectos estáticos se
relacionan con las funciones del planeamiento de red conforme la describe la planeación
de una la red. [Grif95]
La Figura 4.2 demuestra la relación de VPC y Gestión de encaminamiento con la red,
encargados humanos (usuarios de TMN), otras funciones de gestión, clientes de la red y
otros operadores de red.
87
Clientes y
otros
operadores
de red
Nuevos
requisitos de
QoS, VPN
Políticas de
negocio
Funciones
de Gestión
de servicio
Definicion de
QoS
Gestión de
fallos
Equipo fuera
de servicio
Estadisticas
de
desempeño
VPC y
Gestión de
Invalidación
manual
encaminamiento
Planeación
de red,
instalación,
etc.
Modelo de
red
Indicaciones
bajo y sobre
recursos
Funciones
de Gestión
de negocios
Topologia
VPC, Ancho
de banda
VPC
Red usada
Topologia de
red, red usada,
gestión activa
Condiciones
de la
interface
Red usada
Gestión de
contabilidad
Red
Figura 4.1 opinión de la empresa VPC y la gestión de encaminamiento.
Se adopta la metodología de la recomendación M.3020 de ITU-T.
Según esto las
recomendaciones de Gestión de Servicio esta compuesta por Componentes de Gestión
de Servicio (MSCs) que alternadamente se construyen de los Componentes Funcionales
de Gestión (MFCs). MFCs son ellos mismos construidos de los Funciones de Gestión de
Sistemas (MFSs) de los cuales son los grupos de la gestión de funciones que pertenecen
lógicamente juntas.
En este papel descompondremos la Gestión de
Servicio
para
identificar las componentes MSCs y MFCs para demostrar cómo éstos pueden ser
Mapeados en la arquitectura lógica de TMN.
4.1.3.1 Ambiente
Esta sección se describe el ambiente de la red bajo las perspectivas del VPC y de la
Gestión de Servicio de encaminamiento.
El ambiente manejado se asume para ser un ofrecimiento cambiante, ordenado de la red
pública de ATM, servicios que se extienden de transferencias complejas de Internet y de
archivos para conferencias multi-media.
4.1.3.2 Indicaciones en el servicio de red
El servicio de enlaces se descomponen en un número de conexiones unidireccionales, se
apoyan de una gran cantidad de tipos de conexión
por ejemplo, los servicios de la
88
telefonía se pueden apoyar por un número tipos de conexión que ofrecen una gama de
las calidades de servicio diferentes o llamadas que bloquean probabilidades.
El termino de Clase de
servicio (CoS) se utiliza para denotar un tipo de conexión
particular. Los CoSs son servicios de portador proporcionados por la red. La definición
de CoS caracteriza el tipo de conexión en los términos de los requisitos del ancho de
banda y de su desempeño.
Nuestro trabajo asume que los requisitos del ancho de banda se pueden caracterizar por
medio de los valores pero que no son incluidos ya que nuestro trabajo esta enfocado a
una metodología de funcionalidad de análisis y diseño,
no bajo medición y análisis
estadísticos. Los parámetros alternativos del ancho de banda se pueden utilizar según la
conexión específica de algoritmos del control de la admisión de conexión (CAC)
empleados en los conmutadores.
Así mismo el seguimiento de los parámetros de desempeño: de probabilidad de pérdida
de celdas; retraso; retraso del jitter y la probabilidad de bloqueo de la conexión (o
disponibilidad). De hecho estos son los parámetros de desempeño para la Gestión de
Servicio
que se puede influenciar y es el interés directo para otro parámetro de
desempeño que se puede incluir en la definición de CoS, por ejemplo el enlace de la
conexión que se puede retrasar; pero éstos no pueden ser influenciados por la Gestión de
Servicio por lo cual no se consideran en este trabajo.
Nuestro trabajo se concentra en la gestión de los servicios de portador del punto de vista
del operador de red. Aunque las propuestas de AAL se consideran en la perspectiva de
los requisitos que se imponen ante los servicios del portador subyacentes, así como las
aplicaciones de gestión end-to-end de la capa 4 y que no está mencionada la capa AAL
en nuestro trabajo. [Grif95]
4.1.3.3 Indicaciones en el comportamiento del usuario
El comportamiento del usuario no es constante y cambia dinámicamente.
Hay dos
fuentes de variación: tipo de usuario y la población de los usuarios. Hay potencialmente
muchos
tipos de usuarios caracterizados por los tipos de servicio que se utilizan y
también por sus patrones de uso.
El comportamiento de los usuarios individuales
cambian en un cierto plazo con respecto a los servicios que utilizan.
En virtud de la ley de los valores altos, las estimaciones del comportamiento del usuario
agregado pueden ser hechas y las tendencias se puedan identificar en corto plazo (por
ejemplo: negocio contra tráfico doméstico a través el día laborable) y a mediano y largo
89
plazo
(por
ejemplo:
variaciones
de
estacionales,
nuevo
servicio
introducción,
competición). [Grif95]
4.1.3.4 Indicaciones en la operación de la red
Las redes ATM son orientadas a conexión. Cada nodo proporciona básicamente la
funcionalidad de la conmutación y el control de llamada (CC) que incluye además el
control de la admisión y la selección así como el control de admisión de conexiones
(CAC). La conmutación se hace en dos niveles: VP conexión-cruzada en las celdas del
conmutador dentro de un VPC basado en el VPI; La conmutación VC cambian las
celdas de un VCC particular entre VPCs basado en su VCI. VPCs son creados sobre una
base semipermanente por acciones de la gestión mientras que se crean VCCs
dinámicamente por el plano del control de la red vía señalización del UNI y de NNI. La
selección de la ruta es referida a la selección de una ruta particular sobre una petición
del establecimiento de la conexión por medio de un Algoritmo de la Selección de la Ruta
(RSA). CAC se requiere en un orden para el nodo que determine si la conexión se puede
acomodar en la ruta seleccionada. Esto se hace por medio del Algoritmo de CAC que
controla el cargamento de la VPC en la región admisible es decir en la región donde el
desbordamiento del almacenador intermediario está dentro de los límites de una
probabilidad predefinida (pérdida de la celda del CAC).
Las últimas dos funciones, selección de la ruta y CAC, son parte del plano del control. Al
menos en su comportamiento se especifica según los parámetros operacionales que son
definidos y manejados por TMN.
Para lograr encaminar todas las rutas posibles hacia un destino dado y una particular CoS
son almacenados localmente los conmutadores en una tabla de la selección de la ruta.
Por un número de razones (crecientes de la disponibilidad, la vulnerabilidad reducida a las
faltas, la adaptabilidad) más de una ruta puede existir en un destino para un CoS. El
RSA
en cada interruptor busca su tabla de la selección de la ruta para entradas
satisfactorias a los destinos y CoS.
4.1.4 Descomposición
4.1.4.1 El Análisis
El rechazo de una conexión es afectado por dos factores: el número de las rutas
alternativas y de la capacidad disponible en los VPCs. Estos dos factores no se pueden
tratar en el aislamiento y la gestión del sistema de VPC y del encaminamiento deben por
90
lo tanto asegurarse de que haya suficientes números de rutas y de ancho de banda en los
VPCs que forman las rutas para garantizar funcionamiento y disponibilidad de la red.
Según lo mencionado previamente la gestión de servicio
debe proporcionar la
adaptatividad a las condiciones al cambiar el tráfico. Hay dos niveles en los cuales el
tráfico puede cambiar: variaciones principales en la celda dentro del alcance de una sola
conexión; y las variaciones principales de la conexión como usuarios donde se establecen
y enlazan llamadas. Lo anterior se considera ser tratado por el CAC y las funciones del
plano de control del UPC ( Control de parámetros de uso: su función principal es proteger
los recursos de la red ante la producción de una sobrecarga en una conexión)
Las conexiones nunca pueden exceder los parámetros del ancho de banda definidos por
el CoS debido al papel de las funciones del UPC. Si las conexiones no consumen por
completo el ancho de banda, el déficit no se puede utilizar por otras conexiones debido al
concepto de la reservación predefinida del ancho de banda en el tiempo de disposición de
conexión que es pagado por los usuarios.
Los siguientes puntos de la red son útiles para ofrecer diversos niveles de la abstracción
para asistir a la tarea de formulación de los problemas hecha frente por el VPC y la
Gestión de Servicio de encaminamiento: [Grif95]
-
Encaminamiento VPC
o
La red física que consiste en los nodos de red y los acoplamientos de la
transmisión
o
La red de VPC que consiste en los interruptores VC interconectados por
VPCs.
-
CoS
o
Las redes de ClassRoute. Para cada CoS, la red de ClassRoute es la sub-
red de la red de VPC que consiste solamente en el VPCs que pertenece a
las rutas de la CoS
o
Las redes de SDClassRoute. Para cada CoS y un par dado de la fuente-
destino (s-d), la red de SDClassRoute es la sub-red de la red de
ClassRoute que consiste solamente en los VPCs que pertenecen a las
rutas del par dado (s-d).
Al introducir la visión de la red antes dicha y la meta del VPC. Y la Gestión de Servicio
del encaminamiento puede ser formulada como sigue:
o
Dado la red física y las predicciones del tráfico por el s-d y CoS, define las
redes de VPC y de SDClassRoute para resolver las demandas del tráfico y
91
los niveles de funcionamiento especificados por la CoS que estén
garantizados.
La solución requiere respuestas a las preguntas siguientes:
-
¿Cómo se construye y cambiaría su frecuencia de operación la red de VPC?
-
¿Cómo se construyen y cambiaría la frecuencia de operación las redes de
ClassRoute?
-
¿Según qué criterios de encaminamiento será alcanzada en las redes de
ClassRoute, es decir se dan las redes de VPC y de ClassRoute cómo los
parámetros de la selección de la ruta asignados y cómo cambiaría la voluntad de
ellos?
La definición de las redes de VPC y de ClassRoute es un procedimiento iterativo que no
puede separar las dos tareas implicadas. Las rutas se definen en términos de VPCs y el
VPCs se ha definido para apoyar el encaminamiento. Se construyen los VPC y las redes
de ClassRoute usando, como entrada, las estimaciones para el tráfico de la red por par
del s-d (fuentes-destino) y CoS. La construcción de estas dos redes se relacionan con la
actividad del planeamiento de red, por lo que la topología de la red física se definirá
basándose en predicciones de tráfico de la red. El diseño del sistema de gestión de VPC y
de encaminamiento debe por lo tanto abastecerse de cambios en las predicciones y las
inexactitudes en las predicciones. Siempre que las predicciones del tráfico cambien, las
redes de VPC y de ClassRoute necesitan ser reconstruidas. El nivel de la reconstrucción
depende obviamente de los cambios significantes. Consecuentemente, los nuevos valores
para VPC y el ancho de banda pueden ser dados, o puede cambiar la topología de la red
de VPC (creando y suprimiendo VPCs) o la topología de las redes de ClassRoute que
pueden cambiar (creando y suprimiendo las rutas). Cada una de estas reconfiguraciones
se ocupa de un nivel diverso de abstracción según opiniones de operación de la red
descritas arriba. Por otra parte pueden ser realizadas dentro de diversos escalamientos
de tiempo y requieren diversos niveles de complejidad y por lo tanto del esfuerzo de
cómputo. Consideramos que una manera eficiente de ocuparse de tales reconfiguraciones
es a través de un sistema jerárquico. [Griffin 96]
La esencia de la jerarquía que proponemos es como sigue:
Primero el ancho de banda del VPC se configura de nuevo dentro de las redes existentes
de SDClassRoute. Si no es posible acomodar las predicciones del tráfico dentro de las
92
redes de SDClassRoute, las redes de SDClassRoute se configuran de nuevo dentro de la
red existente del VPC. Si se encuentra que la topología de VPC es deficiente para el
tráfico predicho entonces finalmente se configura de nuevo la red de VPC. Puede ser
considerada en última instancia que la red física no puede hacer frente al tráfico predicho
y las funciones del planeamiento de red están informadas para solicitar que los recursos
físicos adicionales estén dispuestos. Esto indica la necesidad de tener tres componentes
de gestión:
o
Asignación del ancho de banda (para el ancho de banda de VPC pone al
día las redes dadas de SDClassRoute),
o
Planeamiento de la ruta (para las actualizaciones de la ruta dadas la red de
VPC)
o
Topología de VPC (para las actualizaciones de la topología de VPC).
El antedicho asume que las predicciones del tráfico son exactas, pero como se
menciono previamente, esto no se puede tomar por aceptado. Por esta razón
introducimos un nivel inferior en la jerarquía que intenta hacer las estimaciones
iniciales más exactas considerando el uso real de la red. La funcionalidad de nivel
inferior funciona dentro de las redes de SDClassRoute y redefine los parámetros del
ancho de banda de VPC y de la selección de la ruta que consideran la carga real de la
red. La redefinición de las redes de SDClassRoute y de la topología de VPC no se
hace a este nivel puesto que debe ser tan ligera como sea posible. Sin embargo este
nivel proporcionará jitters al nivel más alto cuando se prueba que las primeras
estimaciones del nivel que esta por debajo o encima de la estimación de una situación
real y esto no se puede resolver a este nivel. Incluso si las predicciones son exactas, y
pueden ser ligeramente exactas en el caso para las funciones de nivel inferior en las
fluctuaciones del tráfico dentro de un cuadro de trabajo en tiempo de acuerdo a las
predicciones. Esto indica la necesidad de dos componentes en el nivel inferior:
-
Distribución del ancho de banda (para poner al día el ancho de banda de VPC)
-
Balancear la carga (para poner al día parámetros de la selección de la ruta).
El sistema jerárquico propuesto exhibe un comportamiento justo en la gestión por el que
las decisiones de gestión iniciales tomadas con una perspectiva futura estén refinadas
continuamente en la luz del desarrollo actual. Aparte de su imparcialidad, tal
comportamiento proporciona un nivel deseable de la adaptabilidad a las condiciones de la
red. [Grif95]
93
4.1.4.2 MSCs y MFCs
La sección anterior indica la descomposición siguiente del VPC y la Gestión de Servicio
de encaminamiento en MSCs:
-
Gestión de la topología de VPC que se pone en una topología MFC de VPC
-
Gestión del ancho de banda de VPC en la cual se descompone más a fondo:
-
o
Una asignación MFC del ancho de banda de VPC
o
Una distribución MFC del ancho de banda de VPC
Gestión del plan de encaminamiento que se pone en un planeamiento MFC de la
ruta
-
El balancear la carga de la red que se pone en una carga que balancea el MFC
-
Verificación del funcionamiento que se pone en una verificación MFC del
funcionamiento
-
Se requieren las predicciones del tráfico que se ponen en un modelo predicho
MFC
Del uso además, la ayuda siguiente MFCs:
o
Una gestión MFC de la configuración que incluye el modelo de la red
o
Un modelo MFC de la carga de la corriente para proporcionar la estadística
requerida de la red
o
Un encargado MFC de CAC para que el TMN modele el comportamiento
de CAC para los propósitos del dimensionar una CoS para el modelo
MFC.
4.1.4.3 El mapa de la arquitectura de TMN
La arquitectura funcional se basa en los principios de la recomendación M.3010. Figure
4.2 demostraciones de ITU-T la asignación de los MFCS a OSFs y también coloca el
OSFs en las capas arquitectónicas.
94
Capa de
Gestión de
Servicio
Predicción
del Modelo
Usado OSF
Uso de
predicción
Topología
VPC
CoS Modelo
OSF
Supervisor
CAC OSF
Supervisor
CAC
Plan de
Ruteo
Capa de
Gestión de
Red
Modelo de
CoS
Localización
Balance de
carga
Balance de
carga OSF
Distribución
VPC
Distribución
de ancho de
banda OSF
Verifiación de
desempeño
Verifiación
de
desempeño
OSF
Configuración
del supervisor
Carga actual
Carga actual
Capa de
Gestión de
Elemento de
red
Modelo OSF
Configuración
del supervisor
OSF
Figura 4.2. Arquitectura funcional
Adoptando una arquitectura jerárquica de TMN nos aprovechamos de un acercamiento
centralizado de la gestión en el sentido de reducir la colocación de la inteligencia en los
elementos manejados así como en el diseño de la carga y su coste eventual. Pero al
mismo tiempo utilizamos un sistema jerárquico para impulsar la inteligencia de la gestión y
las funciones con frecuencia usadas tan cerca de la gestión como sea posible a los
elementos de la red evitando las comunicaciones de gestión por encima de sistemas
centralizados. [Griffin 95]
4.1.5 Descripción de los componente arquitectónicos
La funcionalidad del OSFs identificada se discute brevemente en esta sección.
Su
descripción está en un alto nivel, como la parte principal en el papel de diseño público.
Los problemas de OSF se asemejan a los problemas bien conocidos del diseño de red,
capacidad que comparte, gestión del ancho de banda y encaminamiento. Sin embargo,
estos problemas necesitan ser consolidados y poner en la perspectiva de la arquitectura
propuesta.
4.1.5.1 Diseño OSF de la Ruta
Este OSF tiene aspectos estáticos y dinámicos. El aspecto estático se relaciona con la
actividad del planeamiento de red y se utiliza para configurar inicialmente la red en
95
términos de VPCs y de rutas. Esta parte se realiza en el tiempo del inicio de operación de
la red. Los aspectos dinámicos de su operación abastecen sobre todo para los cambios
en el tráfico predicho de la red y para las inexactitudes de la predicción que no se podrían
resolver por el OSFs de nivel inferior. Consecuentemente, se configuran de nuevo los
VPC y las redes de ClassRoute. La parte dinámica consiste en la funcionalidad de la
topología de VPC, del planeamiento de la ruta y de la asignación MFCs del ancho de
banda. La asignación MFC al ancho de banda es la primera función que se invocará
siempre que el tráfico predicho cambie perceptiblemente. De acuerdo con el uso predicho,
las predicciones del s-d (Fuente–Destino) y del mapa a VPCs dentro de las redes
existentes de SDClassRoute, y la anchura de banda mínima requerida por cada VPC para
resolver la demanda predicha es identificada. Si es imposible asignar la suficiente anchura
de banda para el tráfico predicho dentro de los apremios de las redes actuales de
SDClassRoute y de las capacidades del acoplamiento, se notifica el planeamiento MFC
de la ruta. El planeamiento MFC de la ruta que procura reajustar las redes de
SDClassRoute en la red existente de VPC, para quitar embotellamientos por ejemplo: se
intenta aumentar el número de rutas alternativas, usando la topología actual de VPC. Este
proceso también identifica los nuevos requisitos del ancho de banda en el VPCs. Para
realzar el encaminamiento alternativo y compensar para las inexactitudes en las
estimaciones del encaminamiento, el planeamiento de la ruta puede asignar un sistema
de rutas de respaldo a cada CoS además del sistema primario de rutas. Para una CoS
dada, el sistema de las rutas de respaldo consisten en las rutas asignadas al CoSs de
alta calidad. Si el planeamiento MFC de la ruta no puede diseñar un nuevo sistema de las
redes de SDClassRoute para acomodar el tráfico predicho debido a las limitaciones en la
topología existente de la red de VPC, se invoca la topología MFC de VPC. La topología
MFC de VPC reajusta la red de VPC para resolver los nuevos requisitos. Un VPCs nuevo
se puede crear para coexistir con los actuales y las nuevas redes de SDClassRoute serán
definidas para poder introducir la nueva topología de VPC gradualmente para las nuevas
conexiones. Los requisitos de ancho de banda para el VPCs en la topología final de VPC
se identifican y se pasan abajo a los MFCS más bajos. Si no es factible diseñar una red
de VPC para satisfacer la demanda del tráfico debido a limitaciones en la red física
subyacente, por ejemplo se notifican la insuficiencia de acoplamientos, en la función del
planeamiento de red. El diseño OSF de la ruta debe proporcionar el diseño de la
SDClassRoute de las redes, según los requisitos de CoS. Los puntos importantes de las
pérdidas de celdas pueden ser resueltas ajustando los puntos de la pérdida de la celda
96
de CAC apropiadamente para asegurarse de que las pérdidas acumuladas de la célula
sobre los acoplamientos de la red de SDClassRoute no excedan ya definidos para las
garantías del CoS en un posible retraso para ser proporcionados e
identificando el
número máximo de almacenadores intermediarios y de interruptores así como
asegurándose de que las redes de SDClassRoute no exceden estos valores. Finalmente
la disponibilidad de CoS es garantizada siendo que en su totalidad es optimizar
el
procedimiento iterativo para poder definir las redes de VPC y de SDClassRoute que
satisfacen su funcionamiento de la red. [Grif95]
4.1.5.2 Distribución OSF en el ancho de banda de VPC
Tomando la carga actual en cuenta, la distribución OSF del ancho de banda de VPC pone
en ejecución del ancho de banda a VPCs por requerimiento por el diseño OSF de la ruta.
La carga actual se debe considerar para evitar situaciones donde está más bajo el ancho
de banda necesaria para la esta misma carga actual y por lo tanto la nueva asignación
del ancho de banda violaría las recomendaciones hechas por los algoritmos de CAC en
la red y causaría posiblemente pérdidas excesivas de la celda. Además de poner las
políticas en ejecución del diseño OSF de la ruta, las tentativas de la distribución OSF del
ancho de banda de VPC de compensar para las inexactitudes en el modelo predicho del
uso es distribuyendo cualquier ancho de banda no localizado del acoplamiento (vista
como un punto común) entre el ancho de banda de VPCs. (ancho de banda asignada
menos carga actual) en cada VPC con el criterio para que la redistribución evitando
alguna situación donde algún VPCs sea utilizada (y por lo tanto hay poco ancho de banda
disponible para las nuevas conexiones) mientras que los otros VPCs en los mismos
acoplamientos se utiliza ligeramente. El ancho de banda se distribuye tan uniformemente
como sea posible dentro de ciertas ventajas de operación de los VPCs. Por ejemplo los
VPCs se pueden asignar a una clase o la a cualidad de la prioridad para indicar qué
VPCs debe ganar ancho de banda a expensas de una prioridad más baja de VPCs. Los
VPCs usadas para CoSs en un punto bajo de operación puede bloquear las
probabilidades de asignación tendrán una prioridad más alta. Variando el intervalo de
asignaciones de ancho de banda así como operando la distribución OSF del ancho de
banda de VPC puede ser controlada en su uniformidad operación de las rutas.
97
4.1.5.3 Carga que balancea OSF
La carga que balancea OSF funciona dentro del SDClassRoute y las redes de VPC
definidas por el diseño de la ruta OSF. El diseño OSF de la ruta reserva los recursos de la
red (VPCs) e indica su uso (por las rutas que definen). La carga que balancea OSF
intenta hacer el mejor uso posible (la mayoría de la utilización eficiente) de los recursos
reservados. Para alcanzar esto, la carga que balancea tomas de OSF con una visión de
red-Amplia e intentos para influenciar las decisiones del encaminamiento de modo que las
conexiones que llegan, utilicen las rutas con la disponibilidad más alta. La visión tomada
es que las rutas en un nodo están dadas a la prioridad según su potencial siendo rutas
adecuadas. Puesto que en nuestro caso nos ocupamos sobre todo de una red orientada a
conexión, se hace referencia a la disponibilidad (capacidad de repuesto) de la ruta para
acomodar conexiones, de esta manera la carga de la red se separa como sea posible y la
disponibilidad de la red para las nuevas conexiones (por lo tanto la carga conocida que
balancea). Observe que la visión antes dicha está de acuerdo con el propósito tradicional
de encaminar según sobre qué esquemas de encaminamiento
son variantes
los
algoritmos más cortos de la trayectoria que el ambiente de la multi-clase que la red
funciona internamente y que deba ser considerado. La carga que balancea OSF no debe
tener como objetivo solamente el optimizar
el encaminamiento en las redes de
ClassRoute sino también en la red de VPC. Este propósito justifica la necesidad de una
componente central, como la carga que balancea OSF, de utilizar la información de una
red-amplia sobre cada clase que intenta armonizar el encaminamiento dentro de cada
clase y entre las clases. [Griffin 95]
4.1.5.4 Verificación OSF del desempeño
La verificación de OSF del desempeño se refiere a asegurarse de que la red resuelve las
fuentes de desempeño para diversos CoSs. Esto se hace en dos niveles: supervisando la
red y aceptando las quejas de QoS del cliente vía la relación con el cliente de la Capa de
servicio.
Los cocientes del rechazamiento de la conexión por CoS y por pares de destinos de la
fuente se recuperan del Modelo Actual de la Carga y se comparan a los destinos del
rechazamiento especificado por las quejas de CoS. El cliente se analiza y si se justifica
el diseño OSF de la ruta serán puestos en marcha por lo que si CoSs se utiliza para
experimentar cocientes del rechazamiento de la conexión en el exceso del destino, una
indicación se envía al diseño OSF de la ruta para encausar el número de rutas, o el ancho
98
de banda requerida por las rutas, para ser puesto en operación inmediata. La verificación
de OSF cuantifica el funcionamiento del diseño de la ruta, la carga que balancea y la
distribución OSFs del ancho de banda de VPC, siendo la medida incuestionable de su
eficacia.
4.1.5.5 Modelo Predicho OSF del uso
Este modelo de uso es predicho de la red en los términos de los números de conexiones
de cada CoS requerido entre los pares del s-d (fuente-destino). Los detalles del modelo
como el número de conexiones cambia: hora por hora durante el día; día por día durante
la semana; y semana por semana durante el año que esto es configurada inicialmente por
el porcentaje de disponibilidad del TMN pero es modificada por el uso real de la red vía el
modelo actual de la carga. Esto es de modo que el modelo predicho llegue a ser más
exacto mientras que se va ganando la experiencia del uso de la red. Siempre que el
modelo predicho de la carga indique que el tráfico cambiará perceptiblemente al diseño
OSF de la ruta que será proporcionando una predicción del tráfico para la próxima vez en
su intervalo de asignación de alguna ruta. La definición exacta de un cambio significativo
es una variable del diseño que se experimentará según el desempeño del sistema en su
totalidad.
4.1.5.6 Gestión de Configuración del OSF
El encargado de la configuración es responsable de mantener un modelo constante de la
configuración física y lógica de la red. Recibirá acciones de la configuración del otro OSFs
y será responsable de poner los cambios en ejecución en la red. Esta tarea puede
implicar la coordinación de las acciones de la configuración sobre un número de
elementos de la red, por ejemplo cuando se crea un VPC. El encargado de la
configuración puede proporcionar informes del acontecimiento al otro OSFs siempre que
una acción de la configuración haya tenido éxito
4.1.5.7. Modelo Actual OSF de la Carga
El modelo actual de la carga supervisa el uso de la red y se calcula estadísticamente el
uso según los requisitos del OSFs. El modelo actual de la carga es capaz de calcular el
pico, el medio, la estadística de EWMA,
etc. según las especificaciones de
otros
componentes. Identificará el número mínimo de las puntas de prueba y de las medidas de
la red para resolver las demandas variadas de sus usuarios [Griffin 96]
99
4.1.5.8 Encargado OSF de CAC
El encargado de CAC reproduce el algoritmo de CAC en la red. Cuando está provisto de
una mezcla del tráfico en la forma de una lista del número de conexiones de cada CoS el
encargado de CAC vuelve el ancho de banda eficaz de esa mezcla del tráfico. El cálculo
tiene exactamente el mismo resultado que el algoritmo equivalente de CAC en la red.
4.1.6 Interacciones entre los componentes arquitectónicos
4.1.6.1 Relación del Encargado-Agente
La figura 4.4 demuestra las relaciones del encargado-agente entre los componentes
derivados. La distribución OSF y la carga del ancho de banda de VPC que balancea OSF
son agentes del diseño OSF de la ruta. Sin embargo, su operación no es totalmente
independiente, puesto que el efecto (en la red) de uno de ellos es considerado por el otro.
La distribución OSF del ancho de banda de VPC mira la carga actual del VPCs, que es
determinado por las decisiones del encaminamiento, y la carga que balancea OSF que
mira la disponibilidad del VPCs que es determinado por la distribución OSF del ancho de
banda del VPC. Esto indica que una cierta coordinación necesita existir entre ellas, para
evitar contradicciones posibles. El diseño OSF y la distribución OSF de la ruta del ancho
de banda del VPC maneja la red de VPC mientras que la carga que balancea el OSF se
determina cómo optimizar su uso. Se puede discutir que la carga que balancea OSF
complementa la distribución OSF del ancho de banda de VPC, en el sentido que se
aprovecha el aumento del ancho de banda de VPC. Cuando la carga que balancea OSF
se activa se asume una red estable de VPC. Esto implica que durante la operación de la
carga que balancea OSF, la distribución OSF del ancho de banda de VPC y el diseño
OSF de la ruta se debe prohibir tomar acciones. E inversamente cuando la distribución
OSF o el diseño OSF del ancho de banda de VPC de la ruta es alrededor de cambiar el
ancho de banda o topología de VPC, la carga que balancea OSF no debe ser activada
hasta que se ha realizado el cambio. [Griffin 95]
100
Modelo
CoS
Uso de
Modelo
Gestor
CAC
Diseño de
encaminamiento
A
B
Verificación
A es un gestor para B
Carga
Balanceada
(1)
Diastribución
VPC
B/w
Gestor
Configuración
Modelo
Corriene de
Carga
OAF
MF o
NEF
Figura 4.4 (1) Relación del encargado-agente entre los componentes derivados.
4.1.7 Conclusiones y trabajo futuro
En este estudio nos abocamos específicamente a un VPC y de un servicio de la gestión de
encaminamiento para las redes de multi-clase sobre internet que son sistemas abiertos. El
sistema propuesto ofrece las funciones genéricas de la supervisión de funcionamiento, de la
supervisión de la carga (gestión de desempeño) y de la gestión de configuración. Además,
proporciona las funciones específicas para la gestión de encaminamiento y del ancho de
banda en una estructura jerárquica. Los componentes en la jerarquía diferencian en los
términos del nivel de la abstracción y de la complejidad. Las funciones de la gestión que se
invocarán son acerca de los NEs y estos nos permiten indirectamente reducir gastos de
gestión. Las funciones más comprensivas se ponen en los niveles más altos de la jerarquía
y se invocan solamente cuando los niveles más bajos no pueden resolver propuestas dentro
del alcance de su funcionalidad y parámetros operacionales. Tal jerarquía preve el
refinamiento continuo de las decisiones de gestión y evita los problemas de un
acercamiento completamente centralizado. El sistema de gestión de VPC y del
encaminamiento proporciona las ventajas siguientes al operador de red: [Griffin 95].
101
Permite que la red sea utilizada tan eficientemente como sea posible dentro de las
ventajas de los recursos físicos. Indicará cuando los recursos de la red son escasos para
el tráfico y por lo tanto los recursos adicionales necesitan ser desplegados. Demostrará
alternativamente cuando los recursos no son usados y puede tomarse el servicio para
evitar la congestión a otra parte. Pone los requisitos en ejecución de la capa de la gestión
de servicio para prever usuarios según la política de negocio del operador de red. Una
gama calidades del servicio y los tipos pueden ser puestos en ejecución para los cuales
la capa de la gestión de servicio puede practicar diversos costos de operación.
Diseña el recubrimiento lógico VPC y las redes de encaminamiento de modo que los
diversos tipos del servicio puedan existir en la misma red física. Distribuye la carga tan
uniformemente como sea posible a través de la red al maximizar la disponibilidad de la
red y reducir al mínimo interrupciones en el caso de fallas. Puede hacer configuraciones
dinámicas para adaptar la configuración de red al tráfico que fluctúa y para realizar
cambios antes de que sucedan realmente basado en un modelo predicho de uso. Por la
propia inteligencia constructiva que cuenta el TMN los requisitos de operación de los NEs
son simplificados. Las funciones de TMN substituyen la alternativa de algoritmos
elaborados en los interruptores que deben obrar recíprocamente y señalar procedimientos
para permitir que las condiciones de la red global influencien algoritmos locales.
En un ambiente de los multiclass el intercambio de la información de encaminamiento es
prohibitivo simplemente por la cantidad considerable de los CoSs. Por lo tanto al
aumentar la capacidad crece exponencialmente el tráfico.
Poniendo estas funciones en el TMN no se pone ningún requisito adicional en el NEs
aparte del más básico de las interfaces de la gestión. El diseño es bastante flexible al
incorporar diversos algoritmos o diversos niveles de la funcionalidad para adaptarse el
CAC específico y RSAs en los elementos de la red. Los algoritmos estáticos en los
elementos se pueden transformar a los algoritmos casi-estáticos por las acciones de
TMN. El sistema propuesto se puede utilizar para poner servicios de red en ejecución
privados y virtuales puesto que maneja la reservación del ancho de banda y
encaminamiento dentro de los puntos específicos del funcionamiento. [Griffin 95]
Se ha hecho la disposición de proporcionar una interfaz abstracta a las funciones de la
gestión del servicio responsable de los servicios privados para poner sus peticiones en
ejecución. El marco arquitectónico se puede utilizar como probar y validar a la gestión del
ancho de banda, gestión de encaminando y los algoritmos que balancean la carga. El
modelar
la información de las interfaces se basa en los estándares existentes y que
102
emergen y cuando sea necesario, las definiciones del objeto fueron ampliadas y los nuevos
objetos manejados fueron definidos. Seguido por las recomendaciones de la ITU-T M.3010,
así como puesta en funcionamiento de la recomendación M.3020, el enfoque cubre las
expectativas parte de su planeación y diseño para el reconocimiento de cada uno de los
elementos en su participación primordial y que puede afectar al funcionamiento de la red
con respecto al control de desempeño que es la parte fundamental de este trabajo y
podemos establecer esta metodología como parte funcional en el desarrollo futuro de
nuevas tecnologías que apremien el estudio del desempeño de una red, que aunque en
este escenario, daremos el siguiente paso de hacer un estudio comparativo con respecto a
este en una red ATM con unas red MPLS que da nuevas expectativas de funcionamiento
óptimo y que es necesario su aplicación del modelo de Gestión TMN y dar la visión en el
plano de funcionalidad propia basado en las mismas recomendaciones de la ITU-T y
conoceremos su ventajas y ventajas en su funcionamiento.
4.2 Escenario 2. El sistema TMN para LSP y Gestión de encaminamiento en redes
MPLS con Servicios de Internet 2
4.2.1 Introducción
En esta parte del trabajo presentamos el estudio que se realiza con respecto a una red
MPLS aplicando el modelo de Gestión TMN y nos enfocamos a analizar el funcionamiento
de LSP y el servicio de Gestión de encaminamiento para una red MPLS con Servicios de
Internet 2, como parte de la estrategia de abarcar las funciones que intervienen para
establecer la metodología
Como se realizo en los mecanismos de descomposición del escenario 1 se hará de
igual manera así como al describir las componentes arquitectónicas y análisis, conforme a
las recomendaciones de la ITU-T M.3010 y la metodología M.3020
El sistema propuesto ofrece las funciones genéricas de la supervisión de funcionamiento,
así como supervisión de la carga y gestión de configuración en redes MPLS (figura 4.5).
Además, proporciona las funciones específicas para Gestión de encaminamiento en el
ancho de banda en una estructura jerárquica.
103
Camino por Conmutación de
Etiquetas (LSP)
Figura 4.5. Componentes de una red MPLS
4.2.2 Planteamiento del Problema en la Red MPLS
La evolución de las tecnologías de las comunicaciones hacia redes de servicios
integrados conlleva un aumento de complejidad en su gestión. Entendemos por redes de
integración de servicios aquellas redes más dinámicas orientadas a la conexión con
garantías de calidad de servicio, con un crecimiento en nodos, usuarios y sobre todo en
tráfico. Los mecanismos existentes contemplan la gestión desde una óptica básicamente
aislada en cuanto a asignación de anchos de banda, encaminamiento, establecimiento de
circuitos y de rutas de respaldo, etc. Por otro lado, dichas gestiones suelen actuar de
forma estática, como procesos activados de forma manual y esporádica. Así pues, nos
encontramos ante un nuevo escenario donde se requieren nuevas estrategias que
proporcionen a la red el control y el dinamismo que los nuevos servicios requieren.
La propuesta del desarrollo del modulo de gestión de red orientado al encaminamiento
con y a la gestión de los servicios de la red adaptándolos al estado de ésta y a las
necesidades de calidad de servicio (QoS: quality of service) del tráfico. MPLS es la
tecnología elegida para el desarrollo del sistema.
El objetivo total de una política de encaminamiento es aumentar el rendimiento de
procesamiento de la red, mientras que se debe garantizar el funcionamiento de la red
dentro de niveles especificados en los servicios de Internet 2 ya explicado en el escenario
1.
104
El MPLS tiene como principal característica la división de los planos de control y de envío.
El mecanismo de control se encarga de dos funciones: la creación de las rutas, que
implica la construcción de las tablas de encaminamiento, y la señalización de las rutas.
El módulo de envío se encarga de la conmutación de paquetes mediante el mecanismo
de intercambio de etiquetas. Gracias a este intercambio de etiquetas se pueden crear los
LSP (label switching paths), haciendo un paralelismo con ATM y sus VCI de operación. La
distribución de la información entre los diferentes nodos (distribución de las etiquetas) se
realiza mediante un algoritmo de señalización. Actualmente existen dos alternativas:
variaciones a RSVP (reservation protocol) o el LDP (label distribution protocol). La
arquitectura MPLS está pensada como protocolo en un entorno de red donde podemos
encontrar ruteadores IP, conmutadores ATM, etc. Una red MPLS estará compuesta por
ruteadores MPLS: LSR (label switch routers). Éstos se dividen en nodos de entrada
(ingress nodes), nodos de salida (egress nodes) y nodos intermedios (core routers). Los
primeros y los de salida se encargan de encapsular y desencapsular los paquetes,
mientras que los intermedios únicamente realizan la conmutación de etiquetas.
Dos conceptos fundamentales en MPLS lo diferencian de otros protocolos: son la
posibilidad de agregar tráfico y la posibilidad de hacer encaminamiento explícito. MPLS
clasifica en el nodo de entrada (ingress node) el tráfico de modo que le asigna, según el
destino y la clase de tráfico, una FEC (forwarding equivalence class). Cada flujo de tráfico
tendrá asociada una FEC que podrá asignarse a un LSP determinado. Además,
tendremos la posibilidad de agregar flujos asignándolos a una FEC determinada. Por otro
lado, podemos hacer un encaminamiento explícito, indicando cuáles son los nodos por los
que queremos que pase un LSP. Esto nos permite, a diferencia de otros protocolos de
encaminamiento que no ofrecen esta posibilidad (como el encaminamiento en IP), evitar
situaciones de congestión. Por ejemplo, si el encaminamiento proporciona una ruta que ya
está congestionada, debido a que sólo tiene en cuenta el destino y el número mínimo de
saltos. Estas dos herramientas, la agregación de tráfico y el encaminamiento explícito,
hacen de MPLS un protocolo adecuado para gestionar las redes actuales. O dicho de otro
modo, para realizar lo que actualmente se conoce como ingeniería del tráfico.
Uno de los problemas actuales en redes IP es la falta de “habilidad” para ajustar flujos de
tráfico haciendo un uso adecuado del ancho de banda de la red. Tampoco se dispone de
mecanismos para diferenciar clases de tráfico.
Este problema es el que intenta solucionar la ingeniería del tráfico en entornos MPLS.
Según define el IETF, un enlace troncal de tráfico (traffic trunk) es un agregado de todo el
105
tráfico entre un ingress node y un egress node. La idea de la ingeniería del tráfico es
cómo se puede realizar el mapeo de traffic trunks sobre la red física optimizando el
desempeño (uso de los recursos, balanceo de la carga, etc.). Parte de esta solución esta
desarrollada por la implementación del modelo de Gestión.
Como ya se explicó la base del MPLS está en la asignación e intercambio de etiquetas ya
expuesto, que permiten el establecimiento de los caminos LSP por la red. Los LSPs son
simplex por naturaleza (se establecen para un sentido del tráfico en cada punto de
entrada a la red); el tráfico dúplex requiere dos LSPs, uno en cada sentido. Cada LSP se
crea a base de concatenar uno o más saltos (hops) en los que se intercambian las
etiquetas, de modo que cada paquete se envía de un "conmutador de etiquetas" (LabelSwiching Router) a otro, a través del dominio MPLS. Un LSR no es sino un ruteador
especializado en el envío de paquetes etiquetados por MPLS y el LDP es un protocolo
nuevo para la distribución de información de ataduras de etiqueta para LSR en una red
MPLS. Es utilizado para mapear (relacionar) FECs a etiquetas, las cuales se utilizan para
formar LSP (caminos de conmutación por etiquetas). Ya explicados en el capítulo 2.
La ITU-T ha distinguido entre la gestión y el control de los planos en la operación de
redes de comunicaciones (ITU I.320, I.321) a introducido la Red de
Gestión de
Telecomunicaciones (TMN) (ITU M.3010) como medios gestión del aprovisionamiento
con los componentes estándares interoperables según los estándares de la gestión de
sistemas de la ISO.
Esto ya expuesto por el escenario anterior usamos la misma
metodología.
El TMN debe facilitar
y realizar las funciones del plano del control y de envío
configurando los parámetros operacionales.
El TMN no debe substituir el plano del
control y de envío.
Aunque hay un interés significativo, existente en la s redes de comunicaciones en el área
de la gestión de desempeño de MPLS particularmente de igual manera en el
encaminamiento, que es llevado acabo por etiquetas.
Aunque un aspecto importante con respecto en comparación con la red ATM es que
además existe el servicio de IP, cabe mencionar que los requerimientos impuestos para
su funcionamiento, nos arroja una cantidad de variables adicionales, y esto nos orienta en
las redes ATM no incluyen el parámetro de IP como parte de su encaminamiento.
La asignación del ancho de banda y la gestión en las LSP, puede provocar el problema de
su encaminamiento, así como su conmutación ya que los servicios de internet son
normalmente abiertos, esto como se explico en el escenario 1 nos da la indicación que la
106
toma de decisiones esta relacionada a TMN que se sigue orientando a la automatización
de la supervisión, y el lazo con la gestión de configuración.
En el marco de la gestión de desempeño tiene el papel de investigar los requisitos de la
Gestión de LSP y las funciones de gestión del encaminamiento en el nivel 2 y 3 para las
redes basadas en MPLS y proponemos de nueva cuenta el un sistema de TMN para la
puesta en práctica. La terminología de ITU-T (ITU M.3020) es para describir a la Gestión
de Servicio que adoptan los servicios.
En detalle el papel propone una Gestión de
Servicio que es adoptada como base principal para la obtención de la metodología de
Gestión de desempeño. El particular propósito de este estudio conforme a la Gestión de
Desempeño
es para la
gestión de
LSP y la descomposición
en un número de
componentes. El mapa de diseño de la arquitectura TMN es para la puesta en práctica
de los principios de gestión de sistemas de TMN y de la OSI. Y estaremos basándonos en
las propuestas de OSI para llevar a cabo la propuesta de esta metodología basada en la
recomendación M.3020 y M.3010.
4.2.3 Gestión de Servicio
Dentro de un ambiente de la red MPLS de multi-clase el objetivo de la LSP y la Gestión de
servicio de encaminamiento en el nivel 2 y 3 garantiza la disponibilidad de la red mientras
que la red resuelve los requisitos de funcionamiento de las diversas clases del servicio
establecidos por internet.
La Gestión de servicio como se explico en el escenario 1, tiene similitudes en el
funcionamiento de la LSP como sustitución del VPC , y su funcionamiento consta de igual
manera en el aspecto estático y dinámico, dado que el aspecto estático se relaciona con
el diseño de una red y de un plan de encaminamiento propuesto para la integración del
nivel 2 y 3 (el sistema de rutas LSP y de la selección de criterios para cada clase y del
servicio de la fuente-destino) a la demanda predicha. El aspecto dinámico maneja la red
de LSP y el plan de encaminamiento sobre la componente de control y envío
para
abastecer, el comportamiento imprevisible del usuario dentro de la época de las
predicciones del tráfico.
La figura 4.6 demuestra la relación de LSP y Gestión de encaminamiento con la red,
encargados humanos (usuarios de TMN), otras funciones de gestión, clientes de la red y
otros operadores de red.
107
Clientes y
otros
operadores
de red
Políticas de
negocio
Nuevos
requisitos de
QoS, VPN
Funciones
de Gestión
de servicio
Definicion de
QoS
Gestión de
fallos
Planeación
de red,
instalación,
etc.
Equipo fuera
de servicio
Modelo de
red
Indicaciones
bajo y sobre
recursos
Funciones
de Gestión
de negocios
Estadisticas
de
desempeño
LSP y
Gestión de
encaminami
ento de nivel
2y3
Red usada
Invalidación
manual
HCI
Topologia de
red, red usada,
gestión activa
Topologia
Red usada
LSPy ancho
de banda
LSP
Gestión de
contabilidad
Red
Figura 4.6 opinión de la empresa LSP y la gestión de encaminamiento en el nivel 2 y 3
De acuerdo a la metodología de la recomendación M.3020 de ITU-T se adopta y se
enfoca la misma relación que se tiene con las recomendaciones de Gestión de Servicio
tanto sus componentes como sus funciones.
4.2.3.1 Indicaciones en el servicio de red
El servicio de enlaces se descompone en un número de conexiones unidireccionales y
bidireccionales. Una gran cantidad de tipos de conexión que se llevan a cabo por
Etiquetas por ejemplo al existir una aplicación en la cual los LSP hace rutas explicitas
mismas que el administrador de red, toma una ruta real, que es tomada una corta
distancia ya que MPLS justifica un sistema de ingeniería de tráfico apoyando una serie de
aplicaciones estadísticas permitiendo planificar la red con rutas de mayor exactitud de
enlace de datos.
Nuestro trabajo asume que los requisitos del ancho de banda se pueden caracterizar por
medio de los valores. Los parámetros alternativos del ancho de banda se pueden utilizar
según la conexión específica de algoritmos del encaminamiento que son los LSR y que
agrupan las etiquetas por medio del FEC, empleados por los conmutadores LSR.
Así mismo el seguimiento de los parámetros de desempeño ya mencionados en el
escenario 1 y se mantiene el trabajo concentrándose en la gestión de los servicios de
portador del punto de vista del operador de red.
108
4.2.3.2 Indicaciones en el comportamiento del usuario
Las indicaciones se mantienen de la misma manera
en cuanto hay dos fuentes de
variación: tipo de usuario y la población de los usuarios.
4.2.3.3 Indicaciones en la operación de la red
Las redes MPLS son orientadas a conexión. Donde cada nodo proporciona la
funcionalidad de conmutación en la periferia de la red por medio del LER, y que tiene la
relación con el funcionamiento de la conmutación de los LSP y esto es indicado en el
capítulo 2 en la sección de MPLS.
4.2.4 Descomposición
4.2.4.1 El Análisis
MPLS permite establecer LSP y además establecer LSP de respaldo asociados a los de
trabajo. El establecimiento de todos estos LSP se realiza usando algoritmos de
encaminamiento con calidad de servicio que buscan la ruta óptima, tanto desde el punto
de vista de la calidad de servicio requerida como desde el punto de vista del uso de los
recursos de la red. A partir de este punto la gestión de recursos básicamente se encarga
de ajustar los LSP establecidos en la red adaptándolos al uso real que se esté haciendo
de ellos, de forma parecida a la realizada en ATM.
Para conseguir esta adaptación al tráfico real de la red, los mecanismos de ingeniería del
tráfico deben realizar tareas de monitorización. Por lo tanto, se puede afirmar que los
mecanismos de gestión de recursos están constantemente pendientes del estado real de
la red y fuertemente relacionados con el establecimiento de LSP de trabajo y de respaldo
con algoritmos de encaminamiento con calidad de servicio. Por este motivo, la gestión de
servicios también cubre la detección de las alarmas en el momento en que se produce un
fallo en la red y la activación de los LSP de respaldo. Por lo tanto, la gestión de servicios
cubre la monitorización del estado real de la red y procede a su adaptación (cambiando
los LSP existentes) al tráfico real y a los posibles fallos que puedan surgir (activando los
LSP de respaldo necesarios). Una vez establecidos los LSP, éstos tendrán una cierta
vida, corta o larga, durante la cual pueden sufrir una serie de problemas. Se puede
establecer un LSP con un cierto ancho de banda asignado para una cierta cantidad de
tráfico y con una cierta calidad de servicio.[Calle99]
Sobre este LSP puede suceder que, al cabo de un cierto tiempo, la demanda de tráfico
supere la reserva inicial y se produzca un rechazo de tráfico de entrada. Este rechazo o
109
bloqueo se produce debido a algún tipo mecanismo de control de admisión necesario para
garantizar la calidad de servicio de las distintas conexiones existentes, y puede
cuantificarse calculando la probabilidad de bloqueo para cada LSP. Otro fenómeno que
puede suceder en que, una vez reservada una cierta cantidad de ancho de banda para un
cierto LSP, después de cierto tiempo este LSP esté poco utilizado y se estén
desperdiciando los recursos de la red, cuando posiblemente otros LSP puedan estar
congestionados y rechazando tráfico. [Calle99]
4.2.4.3 MSCs y MFCs
La sección anterior indica la descomposición siguiente del LSP y la Gestión de Servicio de
encaminamiento en MSCs, dado que nos enfocamos en el control de las funciones y
componentes que atañen en la Gestión de Servicio proponemos de igual manera la
relación entre ellas mismas de acuerdo las funciones del MPLS:
-
Gestión de la topología de LSP que se pone en una topología MFC de LSP
-
Gestión del ancho de banda de LSP en la cual se descompone más a fondo:
-
o
Una asignación MFC de la anchura de banda de LSP
o
Una distribución MFC de la anchura de banda de LSP
Gestión del plan de encaminamiento que se pone en un planeamiento MFC de la
ruta
-
El balancear la carga de la red que se pone en una carga que balancea el MFC
-
Verificación del funcionamiento que se pone en una verificación MFC del
funcionamiento
-
Se requieren las predicciones del tráfico que se ponen en un modelo predicho
MFC
Del uso además, la ayuda siguiente MFCs:
o
Una gestión MFC de la configuración que incluye el modelo de la red
o
Un modelo MFC de la carga de la corriente para proporcionar la estadística
requerida de la red
o
un encargado MFC de FEC para que el TMN modele el comportamiento de
FEC para los propósitos del dimensionar una CoS para el modelo MFC.
110
4.2.4.4 El mapa de la arquitectura de TMN
La arquitectura funcional se basa en los principios de la recomendación M.3010. Figure
4.5 demostraciones de ITU-T, la asignación de los MFCS a OSFs y también coloca el
OSFs en las capas arquitectónicas.
C apa de
G estión de
Servicio
Predicción
del M odelo
U sado O SF
U so de
predicción
Plano de
control
Algoritm o de
encam inam iento
Plano de
Envio
C oS M odelo
O SF
Protocolo de
Señalización
LD P
para IP
C apa de
G estión de
R ed
M odelo de
C oS
T opología
LSP
Supervisor
FEC O SF
Supervisor
FEC
Plan de
R uteo
Localización
Balance de
carga
Balance de
carga O SF
LD P
LSP
D istribución
de ancho de
banda O SF
Verifiación de
desem peño
C onfiguración
del supervisor
C arga actual
C apa de
G estión de
Elem ento de
red
D istribución
Verifiación
de
desem peño
O SF
C arga actual
M odelo O SF
C onfiguración
del supervisor
O SF
Figura 4.5. Arquitectura funcional
De acuerdo a la figura 4.5 observamos los cambios que se han tenido de acuerdo a la
operación del MPLS y enfoca la distribución de operaciones dentro de la Capa de Gestión
de Red, pero con la integración de los dos planos de operación de MPLS que tiene como
característica especial, permitiéndonos identificar los planos de control y de envío, así como
la asignación de los componentes de MPLS.
Adoptando una arquitectura jerárquica de TMN nos aprovechamos de un acercamiento
centralizado de la gestión en el sentido de reducir la colocación de la inteligencia en los
elementos manejados así como en el diseño de la carga y su coste eventual. Pero en el
mismo tiempo utilizamos un sistema jerárquico para impulsar la inteligencia de la gestión y
las funciones con frecuencia usadas tan cerca de la gestión como sea posible a los
elementos de la red evitando las comunicaciones de gestión por encima de sistemas
centralizados.
111
4.2.5 Descripción de los componentes arquitectónicos
La funcionalidad del OSFs identificada se discute brevemente en esta sección misma que
es adoptada por el escenario 1.
4.2.5.1 Diseño OSF de la Ruta
Este OSF tiene aspectos estáticos y dinámicos. El aspecto estático se relaciona con la
actividad del planeamiento de red y se utiliza para configurar inicialmente la red en
términos de LSPs y de rutas. Esta parte se realiza en el tiempo de operación inicial de la
red. Los aspectos dinámicos de su operación abastecen sobre todo para los cambios en
el tráfico predicho de la red y para las inexactitudes de la predicción que no se podrían
resolver por el OSFs de nivel inferior. Consecuentemente, se configuran de nuevo los LSP
y las redes de LDP. La parte dinámica consiste en la funcionalidad de la topología de
LSP, del planeamiento de la ruta y de la asignación MFCs del ancho de banda. La
asignación MFC al ancho de banda es la primera función que se invocará siempre que el
tráfico predicho cambie perceptiblemente. De acuerdo con el uso predicho, las
predicciones del s-d (Fuente –Destino) y del mapa a LSP dentro de las redes existentes
de LDP, y la anchura de banda mínima requerida por cada LSP para resolver la demanda
predicha se identifica. El planeamiento MFC de la ruta que procura reajustar las redes de
LDP en la red existente de LSP, para quitar embotellamientos por ejemplo. Intenta asignar
el número de rutas reales, usando la topología actual de LSP. Este proceso también
identifica los nuevos requisitos del ancho de banda en el LSP
El establecimiento de una ruta de origen a destino se puede hacer de varias maneras. La
opción más sencilla es buscar un camino que sea lo más corto posible (familia SPR,
shortest path routing). Si suponemos que se mide la distancia en número de saltos, el
algoritmo más sencillo sería un MHA (minimun hop algorithm). Si consideramos
algoritmos de encaminamiento con calidad de servicio, éstos tendrán en cuenta el hecho
de maximizar la utilización de los recursos y la minimización de la carga (en términos de
banda) de la red. Aquí entraríamos en otra familia de algoritmos como son los WSP
(widest shortest path), SWP (shortest widest path), DAP (dynamic alternative path) En
estos algoritmos los dos objetivos usados para la elección de la ruta son: el número de
saltos (maximizar la utilización de los recursos) y el ancho de banda disponible (balancear
la carga de la red). Estos algoritmos consiguen maximizar el número de peticiones de
establecimiento de las rutas. Otra familia de algoritmos de encaminamiento con calidad de
servicio, donde sí tenemos como objetivo la maximización de este parámetro, son los de
112
mínima interferencia. Se busca establecer rutas que maximicen el sumatorio de los
máximos flujos de la red, con lo cual se permite el poder establecer un mayor número de
peticiones.
MIRA es una propuesta de encaminamiento con mínimas interferencias que además tiene
en cuenta las características de una red MPLS (a priori podemos conocer el conjunto de
ingress-egress nodes). Este tipo de algoritmos, a diferencia de los anteriores, realiza una
fase de preproceso para crear un grafo con pesos donde posteriormente se aplica un
SPR. Si en el MIRA se aplica el preproceso de cálculo de máximos flujos y enlaces
críticos, hay otras propuestas donde el preproceso usa otro tipo de cálculo. Por ejemplo,
en el preproceso se basa en un cálculo de flujos multiactivos. En otros el cálculo de las
rutas se realiza usando métodos de programación entera.
En la mayoría de estas propuestas el objetivo principal es establecer un camino de
trabajo. Si bien algunas contemplan el establecimiento de caminos de respaldo, suele ser
un tratamiento secundario. En algunas propuestas (como en MIRA) el establecimiento de
rutas de respaldo se reduce al simple hecho de que el algoritmo permite un mejor
aprovechamiento de la banda de la red, lo cual permite hacer reencaminamiento en caso
de fallo. Otras propuestas como el PBR (obviamente propuestas anteriores como el WSP)
no contemplan ningún esquema de protección. La mayoría, como mucho, dejan los
esquemas de protección a tener un camino alternativo entre origen y destino para el caso
de fallos.
Una de las pocas propuestas donde se intenta ofrecer un camino de trabajo y un camino
de respaldo con ciertas garantías de calidad de servicio es. En ella el algoritmo de
encaminamiento intenta encaminar un camino de trabajo y una ruta de respaldo (global y
disjunto al camino de trabajo); en caso de no ser posible, la petición es rechazada.
Aunque este primer esquema sólo tiene en consideración el establecimiento de esquemas
globales de protección,
donde sí se contempla la posibilidad de establecer otros
esquemas de protección (en concreto, protección local).
En cualquier caso, pocas propuestas tienen en cuenta el hecho de que no sólo
disponemos de un esquema de rutas de respaldo (globales) para ofrecer protección a
nuestros caminos de trabajo (o segmentos del camino de trabajo), sino que existen otros
esquemas: locales, inversos e híbridos de éstos para ofrecer protección. Además, pocos
tienen en cuenta las ventajas y desventajas de utilizar uno u otro esquema. La aplicación
de uno u otro esquema, como hemos visto en la sección anterior, tendrá asociada unos
parámetros de velocidad de recuperación, pérdida de paquetes, consumo de recursos,
113
etc. que hay que tener en consideración. En definitiva, la aplicación de uno u otro
esquema permite obtener una cierta QoS en el tráfico y optimizar el rendimiento global de
la red.
Estas características y cómo y dónde aplicar un esquema u otro de protección son un
campo poco explorado en la literatura. En sí se hace mención de las ventajas de aplicar
una protección local frente a una global. En se propone el uso de uno o más esquemas en
función de las necesidades de protección de nuestra red.
Si el planeamiento MFC de la ruta no puede diseñar un nuevo sistema de las redes de
LDP para acomodar el tráfico predicho debido a las limitaciones en la topología existente
de la red de LSP, se invoca la topología MFC de LSP. La topología MFC de LSP reajusta
la red de LSP para resolver los nuevos requisitos. LSPs nuevo se puede crear para
coexistir con los actuales y las nuevas redes de LDP que se generen y serán definidas
para poder introducir la nueva topología de LSP gradualmente para las nuevas
conexiones. Los requisitos de ancho de banda para el LSPs en la topología final de LSP
se identifican y se pasan a los MFCS más bajos. Si no es factible diseñar una red de LSP
para satisfacer la demanda del tráfico debido a limitaciones en la red física subyacente,
por ejemplo el que no haya suficientes acoplamientos, la función del planeamiento de red.
El diseño OSF de la ruta debe abastecer de diseñar las redes de LDP según los requisitos
de CoS.
A partir de la red física y de la definición de tráfico inicial, el módulo de encaminamiento
con calidad de servicio configurará una topología de red lógica inicial. Para ello se deben
utilizar algoritmos de encaminamiento que establezcan tanto la ruta de trabajo como la de
respaldo; de esto se encargará el módulo de encaminamiento. Ambos caminos deben
asegurar la calidad de servicio acordada con los usuarios. La obtención de estos caminos
no es simple, y se debe establecer un compromiso entre la eficiencia en la utilización de
los recursos de red y la velocidad de respuesta a las peticiones de conexión que
impliquen la evaluación de nuevas rutas. Las técnicas conocidas que obtienen los mejores
resultados son inapropiadas para respuestas dinámicas o bajo demanda (on-line). El
establecimiento de ese equilibrio es uno de los objetivos de esta arquitectura en TMN.
Básicamente se debe tomar en cuenta tanto los parámetros de calidad de servicio del
encaminamiento de caminos de trabajo: maximización de los recursos, optimización del
número de peticiones aceptadas y balanceo de la carga, como los de las rutas de
respaldo: pérdidas de paquetes, tiempos de respuesta ante fallos y utilización de
recursos.
114
La pérdida de paquetes se puede resolver en el uso eficiente del FEC y un reajuste ya
que las pérdidas acumuladas de celdas etiquetadas sobre los acoplamientos de la red
LSR no excedan, definidos por la CoS, Finalmente la disponibilidad del
CoS es
garantizada siendo una restricción total de la optimización que el procedimiento interativo
pueda definir redes de LSP y LSR que deben satisfacer.
4.2.5.2 Distribución OSF del ancho de banda de LSP
La distribución del OSF del ancho de banda de LSP, consta de la misma alternativa de
operación para LSP y se describe de forma similar a la VPC, solamente considerando la
técnica habitual para adaptar el ancho de banda de los LSP al tráfico real es la
reasignación de banda de los mismos, incrementándola o decrementándola según sea el
caso. Para poder incrementar la banda de un LSP es necesario que a lo largo del camino
que sigue este LSP (los diferentes enlaces físicos que atraviesa) existan los suficientes
recursos libres para ser asignados en el OSF. Si esto no sucede, existen dos posibles
acciones a tener en cuenta. La primera es buscar en qué enlaces físicos no se cumple la
condición de que no exista suficiente banda disponible, y posteriormente, en estos
enlaces comprobar si existe algún otro LSP infrautilizado y del que se pueda tomar la
banda necesaria. En otras palabras, consiste en traspasar banda de LSP poco usados a
un LSP congestionado y que necesita incrementar su banda. La segunda posibilidad, en
el caso de que la primera no sea posible, es reencaminar el LSP que necesita mayor
ancho de banda a través de otro camino que pueda satisfacer sus necesidades. También
en este caso, si no es posible reencaminar al LSP congestionado, también existe la
posibilidad de reencaminar uno o varios de los demás LSP con los que comparte los
mismos enlaces físicos, con lo cual se liberan recursos y permite incrementar su banda .
En los casos en los que hay que reencaminar LSP se puede hacer uso de los algoritmos
de encaminamiento dinámicos y con calidad de servicio. De ahí que estos mecanismos de
gestión de servicios
estén estrechamente relacionados con los mecanismos de
establecimiento de LSP de trabajo y de respaldo con calidad de servicio(CoS), creando un
entorno global de ingeniería del tráfico.
Otro aspecto a tener en cuenta es el de qué mecanismos toman la decisión de adaptar la
banda de los LSP y realizar las operaciones anteriormente descritas. Existen diferentes
ejemplos en la literatura, y dependiendo de dónde se tome la decisión, se puede hablar de
mecanismos centralizados o distribuidos. Estos mecanismos, por las tareas que realizan,
se situarían dentro del plano de gestión. Tradicionalmente la gestión, en este caso de
115
servicios y de fallos, se ha realizado de forma centralizada, aplicando algoritmos de
optimización que, disponiendo de los datos de monitorización de toda la red, calculan la
distribución óptima de los LSP. En redes troncales relativamente grandes por las que
circula gran cantidad de LSP es muy difícil disponer de todos los datos de monitorización
de forma centralizada y calcular la distribución óptima a tiempo antes de que el estado de
la red ya haya cambiado. Una de las opciones que aparecen en la literatura reciente es
tratar de mantener la distribución de LSP lo más cercana posible a la óptima haciendo
pequeños ajustes usando algoritmos distribuidos. La ventaja principal de los algoritmos
distribuidos es que disponen de la información de forma local y permanentemente
actualizada. Por el contrario, la desventaja está en que no se dispone de una visión global
de la red. Por esta razón algunos algoritmos de este tipo se basan en distintas técnicas de
inteligencia artificial y/o en distintas heurísticas para intentar realizar las mejores
adaptaciones, aunque no se dispone de una completa información.
4.2.5.3 Carga que balancea OSF
La carga que balancea OSF funciona dentro del LDP y la LSP definidas por el diseño de
la ruta OSF, similar al escenario 1.
4.2.5.4 Verificación OSF del desempeño
Los cocientes del rechazamiento de la conexión por CoS y por pares de destinos de la
fuente se recuperan del Modelo Actual de la Carga y se comparan a los destinos del
rechazamiento especificado por las quejas de CoS. El cliente se analiza y si se justifica
el diseño OSF de la ruta serán puestos en marcha por lo que si CoSs se utiliza para
experimentar cocientes del rechazamiento de la conexión en el exceso del destino, una
indicación se envía al diseño OSF de la ruta para encausar el número de rutas, o el ancho
de banda requerida por las rutas, para ser puesto en operación inmediata. La verificación
de OSF cuantifica el funcionamiento del diseño de la ruta, la carga que balancea y la
distribución OSFs del ancho de banda de LSP, siendo la medida incuestionable de su
eficacia.
4.2.5.5 Modelo Predicho OSF del uso
Este modelo su uso es predicho de la red en los términos de los números de conexiones
de cada CoS requerido entre los pares del s-d. Los detalles del modelo cómo el número
de conexiones cambia: hora por hora sobre el día; día por día sobre la semana; y semana
116
por semana sobre el año que esto es configurada inicialmente por el porcentaje de
disponibilidad del TMN pero es modificada por el uso real de la red vía el modelo actual
de la carga. Esto es de modo que el modelo predicho llegue a ser más exacto mientras
que la experiencia del uso de la red se gana. Siempre que el modelo predicho de la carga
indique que el tráfico cambiará perceptiblemente al diseño OSF de la ruta que es
proporcionado por la predicción del tráfico en ciertos intervalos de operación. La definición
exacta de un cambio significativo es una variable del diseño que se experimentará según
el desempeño del sistema en su totalidad.
4.2.5.6. Gestión de Configuración del OSF
El encargado de la configuración es responsable de mantener un modelo constante de la
configuración física y lógica de la red. Recibirá acciones de la configuración del otro OSFs
y será responsable de poner los cambios en ejecución en la red. Esta tarea puede
implicar la coordinación de las acciones de la configuración sobre un número de
elementos de la red, por ejemplo cuando se crea un LSP. El encargado de la
configuración puede proporcionar informes del acontecimiento al otro OSFs siempre que
una acción de la configuración haya tenido éxito
4.2.5.7. Modelo Actual OSF de la carga
El modelo actual de la carga supervisa el uso de la red y calcula estadísticamente el uso
según los requisitos del otro OSFs. El modelo actual de la carga es capaz de calcular el
pico, el medio, la estadística, etc. según las especificaciones de los otros componentes.
Identificará el número mínimo de las puntas de prueba y de las medidas de la red para
resolver las demandas variadas de sus usuarios
4.2.5.8. Encargado OSF del FEC
El encargado de FEC reproduce el algoritmo de FEC en la red. Cuando está provisto de
una mezcla del tráfico en la forma de una lista del número de conexiones de cada CoS el
encargado del FEC vuelve el ancho de banda eficaz de esa mezcla del tráfico. El cálculo
tiene exactamente el mismo resultado que el algoritmo equivalente de FEC en la red.
117
4.2.6 Interacciones entre los componentes arquitectónicos
4.2.6.1 Relación del Gestor -Agente
La figura 4.7 demuestra las relaciones del Gestor-agente entre los componentes
derivadas. La distribución OSF y la carga del ancho de banda de LSP que balancea OSF
son agentes del diseño OSF de la ruta. Sin embargo, su operación no es totalmente
independiente, puesto que el efecto (en la red) de uno de ellos es considerado por el otro.
La distribución OSF del ancho de banda de LSP mira la carga actual del LSPs, que es
determinado por las decisiones del encaminamiento, y la carga que balancea OSF y mira
la disponibilidad del LSPs que es determinado por la distribución OSF del ancho de banda
de LSP. Esto indica que una cierta coordinación necesita existir entre ellas, para evitar
contradicciones posibles.
El diseño OSF y la distribución OSF de la ruta del ancho de banda de LSP maneja la red
de LSP mientras que la carga que balancea OSF se determina cómo optimizar su uso.
Se puede discutir que la carga que balancea OSF complementa la distribución OSF del
ancho de banda de LSP, en el sentido que se aprovecha el aumento del ancho de banda
de LSP.
Cuando la carga que balancea OSF se activa se asume una red estable de LSP. Esto
implica que durante la operación de la carga que balancea OSF, la distribución OSF del
ancho de banda de LSP y el diseño OSF de la ruta se debe prohibir de tomar acciones. E
inversamente cuando la distribución OSF o el diseño OSF del ancho de banda de LSP de
la ruta cambia o la topología de LSP, la carga que balancea OSF no debe ser activada
hasta que se ha realizado el cambio.
Cabe mencionar que a lo largo del estudio establecido por el balanceo de carga por OSF,
va implícito la participación de las etiquetas de LSR que son establecidas por el conjunto
de labor con el componente de control y envío que es establecido como la técnica de
MPLS para aprovechar su funcionamiento al doble es decir en vez de existir una doble
función que puede tener un VPC por los servicios que trabaja, tanto en el manejo del
empaquetamiento su encaminamiento y la relación con el componente de envío, va unido
con una sola función de OSF y que será gestionada con los parámetros que intervienen
para su aplicación.
118
Modelo
CoS
Uso de
Modelo
Gestor
FEC
Diseño de
encaminamiento
Verificación
Carga
Balanceada
(1)
Diastribución
LSP
Gestor
Configuración
Modelo
Corriene de
Carga
OAF
MF o
NEF
A
B
A es un gestor para B
Figura 4.6 Relación del Gestor-agente entre los componentes derivadas
119
Conclusiones
-
El desarrollo para proponer una metodología de gestión de desempeño para dos
escenarios de estudio (ATM y MPLS) aplicando las clases de servicios de internet
2, llego con éxito, basado en el modelo de gestión TMN, que da como propuesta
denominada: descomposición de servicios por medio de la recomendación M.3020
de la ITU-T, además que éste modelo propone la identificación de las capas
lógicas (LLA), ubicando estas capas con sus elementos y componentes de
función.
-
La planeación estratégica tuvo lugar al conocer el funcionamiento operacional real
de la red de telecomunicaciones además de la conmutación y el encaminamiento
que opera ATM, con el servicio adicional del encaminamiento de IP por lo que se
concluyó: la forma de trabajo
es bidireccional en el enrutamiento de IP/ATM,
conforme se demostró en el plano de gestión al mapeo de OSF y los elementos de
funciones por medio de la metodología de descomposición de servicios.
-
La migración de IP/ATM a MPLS se llevo a cabo conforme a la metodología
estudiada (ITU-T M.3020), la cual define un envío que es unidireccional, y que las
funciones de control y envío son integradas por medio de una etiqueta, por lo que
las operaciones de enlaces de IP serán por etiquetas, donde los paquetes de
información se envían solo una vez, asegurando su destino. La aplicación de la
descomposición de servicios, da como resultado que la gestión de red invoca la
gestión de desempeño, se justifica la utilidad de la etiqueta con la cual es
gestionada la red y la carga podrá ser balanceada adecuadamente por medio de
este elemento operacional.
-
En la actualidad el desarrollo de nuevas alternativas de gestión de desempeño
para grandes redes y los servicios proporcionados por éstas, se encuentran en
una fase temprana de desarrollo para México como en el resto del mundo, por lo
que la metodología propuesta sobre el modelo TMN nos da garantías de ser el
camino más valido de gestionar una red, es por ello que siendo éste modelo y la
metodología de descomposición de funciones, es considerar nuevos criterios y
políticas para identificar las problemáticas de desempeño que puede tener una red
internet sobre las clases de servicio de operación, lo que definimos de cómo
implementar la Gestión de Red sobre soluciones reales y seguras.
120
Glosario de términos y Acrónimos
A continuación se describen algunos conceptos básicos que se aplican a cualquier
tecnología de conmutación, antes de proceder a describir el funcionamiento de MPLS:
Enrutamiento.- Es un término utilizado para describir las acciones tomadas por una red
para mover paquetes a través de ella (entre redes y subredes). El viaje de los paquetes se
lleva a cabo a través de la red de máquina en máquina hasta llegar a su destino. Los
protocolos de enrutamiento (ej: RIP, OSPF) permiten que cada maquina conozca cual
máquina es el salto siguiente (next hop) para que el paquete llegue a su destino. Los
enrutadores utilizan los protocolos de enrutamiento para construir tablas de envío.
Conmutación (switching).- Es generalmente utilizado para describir la transferencia de
datos de un puerto de entrada a un puerto de salida donde la selección del puerto de salida
esta basado en información de la capa 2 (ej: VPI/VCI en ATM).
Componente de control.- Construye y mantiene la tabla de envío para el nodo a utilizar.
Trabaja junto con los componentes de control de otros nodos para distribuir información de
enrutamiento de forma consistente, también asegura que se utilicen los procedimientos
locales adecuados para la creación de la tabla de envío.
Componente de envío (forwarding component) .- Lleva al cabo el envío del paquete
basándose en información de la tabla de envío (mantenida por el enrutador).
Tabla de envío.- Es un conjunto de campos en una tabla, los cuales proporcionan la
información que ayuda al componente de envío a realizar su función de conmutación. La
tabla de envío debe asociar cada paquete con un campo (tradicionalmente la dirección
destino).
Etiqueta.- Es un identificador corto de longitud fija de significado local el cual es utilizado
para identificar un FEC. La etiqueta que se coloca en un paquete particular representa el
FEC al cual el paquete es asignado.
Conmutación de Etiqueta (Label Switching).- Es una forma avanzada de envío de
paquetes la cual reemplaza el algoritmo de
envío convencional por un algoritmo mas
eficiente de intercambio de etiqueta.
LSR (Label Switched Router): Es un enrutador de alta velocidad en el corazón de la red
MPLS, el cual debe soportar los protocolos de enrutamiento IP y participa en el
establecimiento de los LSP (Label Switched Paths) utilizando el protocolo de señalización
de etiquetas adecuado. Permite conmutación de tráfico de datos a alta velocidad basado en
los caminos establecidos, típicamente es un conmutador ATM modificado.
121
LER (Label Edge Router): Es un dispositivo que opera en la periferia de la red de acceso y
la red MPLS, el cual se encarga de insertar
las etiquetas en base a información de
enrutamiento. Un LER soporta múltiples puertos conectados a redes distintas (como pueden
ser ATM, Frame Relay y Ethernet) y envía este tráfico a través de la red MPLS después de
haber establecido un LSP (camino) utilizando un protocolo de distribución de etiquetas.
También se encarga de retirar las etiquetas y distribuir el tráfico a las redes de salida.
FEC (Forward Equivalent Class): Es una representación de un grupo de paquetes que
comparten los mismos requerimientos para su transporte. Todos los paquetes en un grupo
determinado reciben el mismo trato, y siguen una misma ruta hacia su destino. En oposición
al envío convencional por IP, en MPLS la asignación de un FEC particular a un paquete en
particular se hace solo una vez, cuando el paquete entra a la red. Los FEC se basan en
requerimientos de servicio para un conjunto dado de paquetes o simplemente para un
prefijo de dirección. Cada LSR construye una tabla la cual especifica como será enviado
cada paquete; a esta tabla se la llama LIB (Label Information Base).
Acrónimos
ABR
ACSE
ACTS
AI
AIP
ANSA
ANSI
API
APPS
ASN.1
ATM
BER
B-ISDN
BML
CAF
CBR
CMIP
Available Bit Rate (Tasa de Bits (Velocidad) Disponible)
Association Control Service Element (Elemento de Servicio de Control de
Asociación)
Advanced Communication Technologies and Services (Tecnologías y
Servicios de Comunicación Avanzada)
Artificial Intelligence (Inteligencia Artificial)
Advanced Information Processing (Procesamiento Avanzado de la
Información)
Advanced Networked Systems Architecture (Arquitectura de Sistemas de
Red Avanzados)
American National Standards Institute (Instituto Nacional de Normativas
Americanas)
Application Programming Interface (interfaz de Programación de
Aplicación)
ATM Path Provisioning Service (Servicio de Aprovisionamiento de
Trayectoria ATM)
Abstract Syntax Notation One (Notación de Sintaxis Abstracta Uno)
Asynchronous Transfer Mode (Modo de Transferencia Asíncrono)
Basic Encoding Rules (Reglas Básicas de Codificación); Block Error Ratio
(Tasa de Error de Bloque)
Broadband Integrated Services Digital Network (Red Digital de Servicios
Integrados de Banda Ancha)
Business Management Layer ( Capa de Gestión de Negocios de TMN)
Call Acceptance Function (Función de Aceptación de Llamada)
Constant Bit Rate (Tasa de Bits (Velocidad) Constante)
Common Management Information Protocol (Protocolo de Información de
Gestión Común)
122
CMIS
Common Management Information Service (Servicio de Información de
Gestión Común)
CMISE
Common Management Information Service Element (Elemento de Servicio
de Información de Gestión Común)
CMOL
CMIP Over LLC (CMIP sobre LLC)
CMOT
CMIP Over TCP (CMIP sobre TCP)
CPN
Customer Premises Network (Red con Premisas de Cliente)
CORBA
Common Object Request Broker Architecture (Arquitectura Común de
Intermediario de Solicitud de Objeto)
CTP
Connection Termination Point (Punto Terminal de Conexión)
DCE
Distributed Computing Environment (Ambito de Cómputo Distribuido)
DCN
Data Communications Network (Red de Comunicación de Datos)
DCF
Data Communications Function (Función de Comunicación de Datos)
DME
Distributed Management Environment (Ambito de Gestión Distribuida)
DN
Distinguished Name (Nombre de Distinción; igual a FDN)
EML
Element Management Layer (Capa de Gestión de Elemento de Red; igual a
NEML)
ETSI
European Telecommunications Standard Institute (Instituto Europeo de
Normatividad de las Telecomunicaciones)
EURESCOM European Institute for Research and Strategic Studies in
Telecommunications (Instituto europeo para la Investigación y Estudios
Estratégicos en Telecomunicaciones)
FCAPS
Fault, Configuration, Accounting, Performance and Security Management
Areas (Areas de Gestión de Fallos, Configuración, Contabilidad,
Comportamiento y Seguridad)
FDN
Full Distinguished Name (Nombre de Distinción Completo; igual a DN)
GBC
Global Broadband Connectivity (Conectividad Global de Banda Ancha)
GBCM
Global Broadband Connectivity Management (Gestión de Conectividad de
Banda Ancha Global)
GDMO
Guidelines for the Definition of Managed Objects (Directrices para la
Definición de Objetos Gestionados)
GUI
Graphical User Interfaz (Interfaz Gráfica de Usuario)
HCI
Human – Computer Interaction (Interacción Humano – Computador)
IBC
Integrated Broadband Communications (Comunicaciones Integradas de
Banda Ancha)
ICM
Integrated Communications Management (Gestión de Comunicaciones
Integradas)
IDL
Interface Definition Language (Lenguaje de Definición de Interfaz)
IETF
Internet Engineering Task Force (Fuerza de Tareas de Ingeniería de
Internet)
IIMC
ISO/ITU-T Internet Management Coexistence (Coexistencia de Gestión
ISO/ITU-T Internet)
IN
Intelligent Network (Red Inteligente)
IP
Internet Protocol (Protocolo Internet)
ISDN
Integrated Services Digital Network (Red Digital de Servicios Integrados)
IS&N
Intelligence in Services and Networks (Inteligencia en Servicios y Redes)
ISO
International Standard Organisation (Organización Internacional de
Normatividad)
ITU-T
International Telecommunications Union (Unión Internacional de las
Telecomunicaciones)
LAN
Local Area Network (Red de Area Local)
123
LDN
LDP
LLA
LLC
LSP
LSR
MA
MAF
MD
MF
MFS
MIB
MIM
MISA
MIT
MPLS
MO
MOC
MOCS
MS
NE
NEL
NEML
NNI
NM
NML
NMF
NMS
N-OS
OAM&P
ODL
ODP
OID
OMG
OMNIPoint
OMT
ONP
OO
ORB
OS
OSF
OSF
OSI
PDU
Local Distinguished Name (Nombre de Distinción Local; igual a RDN)
Label distribution protocol (Protocolo de distribución de etiquetas)
Logical Layered Architecture (Arquitectura Lógica por Capas)
Logical Link Control (Control de Enlace Lógico)
Label switched path (Dirección de etiqueta conmutada)
Label Switched router (Enrutador de etiquetas conmutadas)
Management Application (Aplicación de Gestión)
Management Application Function (Función de Aplicación de Gestión)
Mediation Device (Dispositivo de Mediación)
Mediation Function (Función de Mediación)
Management Function Set (Conjunto de Funciones de Gestión)
Management Information Base (Base de Información de Gestión)
Management Information Model (Modelo de Información de Gestión)
Management of Integrated SDH and ATM networks (Gestión de redes
Integradas SDH y ATM)
Management Information Tree (Arbol de Información de Gestión)
Multiprotocol Label Switching ( Multiprotocolo de conmutación de etiquetas)
Managed Object (Objeto Gestionado)
Managed Object Class (Clase de Objeto Gestionado)
Managed Object Conformance Statement (Declaración de Conformidad de
Objeto Gestionado)
Management Service (Servicio de Gestión)
Network Element (Elemento de Red)
Network Element Layer (Capa de Elemento de Red)
Network Element Management Layer (Capa de Gestión de Elemento de
Red; igual a EML)
Network – Network Interface (Interfaz entre Sistemas de Operaciones de la
Capa de Gestión de Red)
Network Management (Gestión de Red)
Network Management Layer (Capa de Gestión de Red)
Network Management Forum (Foro de Gestión de Red; hoy TMF)
Network Management System (Sistema de Gestión de Red)
Network Management Level OS (OS de Capa de Gestión de Red)
nrt-VBR Non-real-time VBR (VBR no en tiempo real)
Operation, Administration, Maintenance and Provisioning (Operación,
Administración, Mantenimiento y Aprovisionamiento)
Object Definition Language (Lenguaje de Definición de Objeto)
Object Distributed Processing (Procesado Distribuido de Objetos)
Object Identifier (Identificador de Objeto)
Object Management Group (Grupo de Gestión por Objeto)
Open Management Interoperability Point (Punto de Interoperabilidad de
Gestión Abierta)
Object Modelling Technique (Técnica de Modelado por Objeto)
Open Network Provisioning (Aprovisionamiento Abierto de Red)
Object Orientation (Orientación a Objetos)
Object Request Broker (Mediador de Solicitud de Objeto)
Operations System (Sistema de Operaciones)
Operations System Function (Función de Sistema de Operaciones)
Open Software Foundation (Fundación de Software Abierto)
Open Systems Interconnection (Interconexión de Sistemas Abiertos)
Protocol Data Unit (Unidad de Datos de Protocolo)
124
PN
PNO
PPS
PVC
Qatm
Public Network (Red Pública)
Public Network Operator (Operador de Red Pública)
Path Provisioning Service (Servicio de Aprovisionamiento de Trayectoria)
Permanent Virtual Circuit (Circuito Virtual Permanente)
Q3 Interface for management of ATM networks (Interfaz Q3 para la gestión
de redes ATM)
QA
Q Adapter (Adaptador Q)
QAF
Q Adapter Function (Función de Adaptador Q)
QoS
Quality of Service (Calidad de Servicio)
Qsdh
Q3 Interface for management of SDH networks (Interfaz Q3 para la gestión
de redes SDH)
RACE
Research in Advanced Communications for Europe (Investigación en
Comunicaciones Avanzadas para Europa)
RDN
Relative Distinguished Name (Nombre de Distinción Relativo; igual a LDN)
RFC
Request For Comments (Solicitud de Comentarios de IETF)
RMIB
Remote MIB (MIB Remota)
ROSE
Remote Operations Service Element (Elemento de Servicio de Operaciones
Remotas)
RPC
Remote Procedure Call (Llamado a Procedimiento Remoto)
rt-VBR Real-time VBR (VBR en tiempo real)
SAP
Service Access Point (Punto de Acceso a Servicio)
SDH
Synchronous Digital Hierarchy (Jerarquía Digital Síncrona)
SM
Service Management (Gestión de Servicio)
SMASE
Service Management Application Service Element (Elemento de Servicio
de Aplicación de Gestión de Sistemas)
SMI
Structure of Management Information (Estructura de la Información de
Gestión)
SML
Service Management Layer (Capa de Gestión de Servicio)
SNMP
Simple Network Management Protocol (Protocolo Sencillo de Gestión de
Red)
S-OS
Service Management Level OS (OS de Capa de Gestión de Servicio)
SPPS
SDH Path Provisioning Service (Servicio de Aprovisionamiento de
Trayectoria SDH)
TCP
Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisión)
TINA
Telecommunications Information Network Architecture (Arquitectura de
Red de Información de las Telecomunicaciones)
TMN
Telecommunications Management Network (red de Gestión de las
Telecomunicaciones)
TP
Termination Point (Punto Terminal)
UBR
Unspecified Bit Rate (Tasa de Bits (Velocidad) no Especificada)
UML
Unified Modeling Language (Lenguaje Unificado para Modelado)
UNI
User-Network Interface (Interfaz Usuario - Red)
VASP
Value Added Service Provider (Proveedor de Servicio de Valor Añadido)
VBR
Variable Bit Rate (Tasa de Bits (Velocidad) Variable)
VCC
Virtual Channel Connection (Conexión de Canal Virtual)
VCI
Virtual Channel Identifier (Identificador de Canal Virtual)
VP
Virtual Path (Trayectoria Virtual)
VPC
Virtual Path Connection (Conexión de Trayectoria Virtual)
VPN
Virtual Private Network (Red Privada Virtual)
WS
Workstation (Estación de Trabajo)
WSF
Workstation Function (Función de Estación de Trabajo)
125
WWW
World Wide Web (Web Mundial de Internet)
Xcoop
Interfaz X entre dos dominios en el sistema MISA o EURESCOM
XC-FM Xcoop - Fault Management (Gestión de Fallos de Xcoop)
XC-CM-PPS Xcoop - Configuration Management - Path Provisioning Service (Gestión de
Configuración de Xcoop – Servicio de Aprovisionamiento de Trayectoria)
XC-IM
Xcoop - Information Model (Modelo de Información de Xcoop)
XMP
X/Open Management Protocols (Protocolos de Gestión X/Open)
XOM
X/Open OSI-Abstract-Data Manipulation (Manejo de Datos Abstractos OSI
en X/Open)
Xuser
Interfaz X entre un VASP y el OS del sistema MISA o EURESCOM
XUSR-FM
Xuser - Fault Management (Gestión de Fallos de Xuser)
XUSR-CM-PPS Xuser - Configuration Management - Path Provisioning Service (Gestión
de Configuración de Xuser – Servicio de Aprovisionamiento de Trayectoria)
XUSR-IM
Xuser - Information Model (Modelo de Información de Xuser)
126
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[X700]
ITU-T Recommendation X.700: Management Framework for Open
System Interconnection (OSI) for CCITT Applications. 1992
[X722]
ITU-T Recommendation X.722 | ISO/IEC 10165-4: Information
Technology – Open System Interconnection – Structure of
Management Information: Gudelines for the Definition of Managed
Objects. 1992
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ITU-T Recommendation Q.811: Low Layer Protocol Profiles for the Q3
Interface. 1993
[Q812]
ITU-T Recommendation Q.812: Upper Layer Protocol Profiles for the Q3
Interface. 1993
[Q821]
ITU-T Recommendation Q.821: Stage 2 and Stage 3 Description for the
Q3 Interface – Alarm Surveillance. 1993
M.3020:
TMN
Interface
Specification
EURESCOM. (http://www.eurescom.de/public/deliverables)
[P414D3]
P414-TMN Guidelines: Deliverable 3: TMN Guidelines. 1996
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P609-TMN Specification Support: Deliverable 4: TMN Guidelines 97. 1997
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2000.
ATM Fundamentals”, Nortel Networks, documento técnico, Septiembre de 1999.
“Guía de ATM”, Cabletron Systems, Febrero de 1997.
Los documentos de la IETF relacionados con el grupo de trabajo de MPLS, se
encuentran en la página de Internet de dicho grupo, la cual es la siguiente:
http://www.ietf.org/html.charters/mpls-charter.html.
A continuación, se muestran algunos sitios de Internet utilizados:
http://www.cudi.edu.mx/. Consorcio Universitario para el Desarrollo de Internet en México.
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/wanbu/9_3/mpls/mpls01.htm . Análisis de
la tecnología MPLS, y consideraciones para migrar a MPLS en una red ATM.
http://www.protocols.com/pbook/mpls.htm . Descripción de MPLS y sus mecanismos de
señalización.
http://www.juniper.net/techcenter/techpapers/200001.pdf. Documento técnico sobre
MPLS.
http://www.internet2.edu/. Información sobre Internet 2
129